电气供配电系统设计的常见疑难问题

摘 要：在工业项目的工程设计中，供配电系统的设计是重要内容之一，其复杂程度要远远大于民用供配电系统设计，而且电力负荷等级及其电力负载种类、工作特点都差别很大。主要包括：高压变电、配电系统以及低压配电系统三个组成部分。本文结合具体的工程实际，对工业供配电系统设计中常见的问题进行了研究，对其中的疑难问题进行了重点探讨。

关键词：工业供配电设计 工程设计 疑难问题

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（a）-0090-01

1 供配电系统设计问题分析

本节以某工程实际为依托，对供配电系统设计各方面的问题进行探讨。该工业工程包括生产区和辅助区。子项目包括：装置区、厂房、配电室以及水泵房等。在设计中需要按照“个体-整体”的设计步骤进行；完成各个子项目的供配电设计之后，再进行总体电力外线的设计，所有设计均需遵守相应的设计规范。在设计中主要涉及到如下问题：（1）负荷等级的划分。依据国标的相关规定并综合考察该工业工程中的供电可靠性要求，由于装置属于易燃易爆的生产环境，意外停电会给生产造成巨大的经济损失。因此，主要的生产机泵划为一、二类用电负荷。（2）配电室设计。在该工程中配电室为10 kV高低压联合配电室，设置有：变压器室、低压开关柜以及高压开关。在接线上，高压供电系统采用的接线模式是单母线分段式，并且设置相应的母联开关；低压供电系统的的接线模式采用的是单母线分段式，母联开关与进线开关形成机械联锁，在同一时间内，两个开关只允许闭合，通常情况下，母联开关是断开的。（3）配电系统设计。在配电系统的设计中常见的问题之一是选择合适的电缆。对于10 kV电源进线来说，应该选择铠装高压聚氯乙烯电缆，在铺设时，应沿着室外的电缆沟进行；对于变压器与高压柜间的电缆来说，应该选择高压聚氯乙烯电缆[1]。低压配电柜与变压器之间的连接应该采用母线桥连接。在该工程中，装置以及相应的水泵上集中了主要的生产性负荷；照明箱、通风负荷动力箱等属于辅助性负荷，低压配电柜与辅助性负荷的连接方式采用反射式连接。另外，应该将低压回路负荷控制在250 kW以下。为了保证线路的安全稳定，连接电缆应该选择阻燃聚氯乙烯电缆[2]；在铺设电缆时，应该沿着电缆桥架的方式进行。

2 供配电系统设计中的疑难问题

2.1 防雷与接地

防雷与接地问题是供配电系统设计中的一大重点，也是难点。当下，主要的防雷设备有：接闪器和避雷器，其中，前者直接接受雷击，避雷针是接闪器上接受雷击的金属，如果是金属线接受雷击，则被称之为避雷线；如果是金属带接受雷击，则被称之为避雷带。后者在实现防雷功能时需要与相应的被保护设备并联，装设在设备的电源侧。在雷雨天气，线路上出现雷击过电压时，避雷器的火花间隙将会被击穿，过电压通过避雷器对大地进行放电，有效的保护了各种电气设备，阀式和排气式是两种主要的避雷器型式。架设避雷线是主要的防雷措施之一，但存在造价高的缺点，对于35 kV的架空线路来说，通常只在变配电所的进出段架设避雷线。而对于10 kV及以下的线路来说，装设避雷线的成本太高，通常不予架设。室外配电装置的防雷一般都是通过装设避雷针来实现的。另外，如果变配电所所处位置附近存在较高的建筑物，建筑物上的防雷设施能够对变配电所实施保护，就无需再单独为变配电所设置防雷保护。在高压侧装设必要的避雷器，其主要目的是为了保护主变压器，防止雷电冲击波入侵到变配电所中。对于接地来说，当设备和装置正常运行时，接地线中是没有电流流过的。当设备发生故障时，接地线中会流过接地故障电流。接地线与接地体一起构成了接地装置。

2.2 供配电系统的抗干扰设计

工业工程中供配电系统不断实施自动化，计算机系统、PLC系统等的使用会对电力系统造成了干扰，其中的电气功能模块有可能无法正常工作，最终导致整个系统的故障。另外，这些干扰信号还会通过感应、传导等方式进入到二次设备中，一旦干扰水平超过了电子设备的耐受能力，这些设备将会出现不正常动作。由于干扰信号的产生和对系统造成的干扰都十分复杂，因此解决起来也十分困难。

首先，对于变配电所系统来说，在干扰作用下，各类开关设备和测量系统的安全可靠性都会受到影响。变配电所系统中的常见干扰有：电源干扰、线路干扰以及电磁干扰等[3]。频率和电压的干扰是电源引入产生的干扰，解决电源干扰的主要措施有：变压和稳压，整流和滤波等，这样不仅能够降低集中供电的危险，公共阻抗与公共电源间的耦合也会得到缓解，有利于电源/ZViMIZkl1rgxRQG+rn66w==的散热。同时，对于交流电的引入线，应该采用通导率较大的粗导线，采用双绞线作为直流输出线，合理设置配线的长度。需要对电源设置相应的监视电路，其功能是对电源电压的瞬时短路和瞬间压降以及各种干扰进行监视。在变压器的进线侧需要安装避雷器，另外还需要利用避雷针和避雷线形成避雷网。

对传输线路的干扰来说，在长线传输过程中发生单相接地故障、或是外界干扰线号的侵入、不合理的中性点设置等都会产生干扰信号。对传输过程中出现的干扰进行抑制，首先是选择合适的传输线，一般选择同轴电缆及双绞线，其中，前者的组成包括一根空心的圆柱导体以及内导线，并且两者与外界之间需要通过绝缘材料隔离开来。这种电缆的优点在于具有较强的抗干扰能力和稳定的数据传输特性，并且价格较便宜。后者被封装于绝缘外套中，形成一种传输介质，其构成的环路改变了电磁感应的方向，能够抵抗电磁干扰。其次是采用在线监测技术抗干扰。将各种保护，如：过电流保护、零序电流保护等装设在检测设备上，对线路的绝缘状况进行检测。在抑制电磁干扰上，可以采用屏蔽和接地抗干扰两种措施。良好的接地保护能够实现电流经过地线阻抗时产生的感应电压的消除，防止磁场和电位差造成的影响[4]。对于干扰的抑制来说，接地是最为重要的方法，另外，与屏蔽相结合能够抵抗大部分的电磁干扰问题。

3 结语

本文结合具体的工程实际，对工业供配电系统设计中常见的问题进行了探讨研究，对其中的疑难问题进行了重点分析。在工业生产中，供配电系统的设计非常关键，它对于整个企业的运营、成本控制和总体发展来说都具有重要的意义，需要引起企业领导层的高度重视，而不单单是电气设计人员和维护人员的重视。另外，在当下，工业实现电气自动化后，电力系统受到的干扰越来越严重，如何抵抗这种干扰也需要进行深入的分析和研究，制定出合理有效的对策。

参考文献

[1]蒋晓雁.工厂供配电系统自动化抗干扰技术研究[J].榆林学院学报，2010（4）：25-26.

[2]谭先军，潘燕虹.探析提高供配电系统电能质量的有效措施[J].中国新技术新产品，2011（2）：12-13.

[3]孔英秀.功率因数对工厂供配电系统电能质量的影响[J].现代电子技术，2011（2）：15-16.