工程供配电的优化设计要点

2019-01-14刘金钊

通信电源技术 2019年6期

刘金钊

（天津市龙宇达电力工程设计有限公司，天津 300384）

0 引言

电力在现代工程中占居重要地位，如果没有电力供应，工程系统的各个部分都将无法正常运转，甚至会造成工程瘫痪。因此，工程设计时要注重工程供配电系统设计，使电能输送简单化、安全化、节能化[1]。要做好工程供配电系统的设计，必须把握供配电设计的五大关键步骤，通过研究对比，进而使工程电力系统达到安全、节能的目的。

1 工程供配电系统优化设计的重要性

目前，工程供配电系统优化设计的目的是要在保证工程电力系统正常运转的前提下，研究工程供配电设计各个环节的需求和特点，对比不同的物料材质和技术，选出满足降低使用过程电耗、保证使用过程安全及降低供配电系统投资要求的最优技术和物料，获得最佳的经济效益[2]。供配电系统优化设计关系着工程的直接经济效益，对工程施工建设投资控制和降低今后工程运行消耗具有重要作用，需要在工程设计之初引起重视，通过研究制定合理的设计方案，实现优化目的。

2 工程供配电系统的设计原则

2.1 符合国家政策

工程配电系统设计时要以国家电力部门制定的规定和标准为准则，同时要遵守安全、环保及节能等相关文件的要求。

2.2 满足工程发展要求

工程供配电系统设计时，首先要考虑满足工程需求和电能质量，保证工程用电正常。其次，即要考虑现在工程规模对电力系统的要求，又要考虑工程可能存在的扩建等问题，将现状跟发展目标相结合，为发展留有余地[3]。

2.3 保证电力使用、传输过程的安全性

工程电力系统建设的目的是为工程服务，但归根结底都是为人类服务，所以要保证电力系统的安全性能，避免因设计施工问题而在电力传输、使用过程中造成安全事故。同时，要考虑电气设备安全，避免因设备质量、性能问题造成电力传输使用不畅、能耗高。

2.4 保证投入及运行成本

供配电系统设计时要综合考虑使用设备元件的性能、价格以及运费，做到在保证性能的前提下选用最经济的元件，节约设备投入成本[4]。同时，要考虑供配电系统运行过程中电能的消耗问题，通过研究设计出能耗较低的设计方案。

2.5 保证方案可行性

工程供配电系统设计要充分考虑工程的周边环境，考虑施工人员的施工问题及后期维修问题。同时，要考虑工程区域供电条件及工程消防、防雷等问题，保证设计的安全可行。

3 工程供配电的优化设计要点探究

3.1 工程高低压配电系统电压设计

工程高低压配电系统的设计跟企业性质、用电需求、工程用电负荷的大小、供电距离的远近以及设备电容量等工程远景规划有关。所以设计前，对与电压设置有关的地形、设施设备及线路等因素进行详细调研，将包括电路输送线路在内的每个项目的用电负荷总量、设备总电压等进行计算，掌握整个过程中的电压耗损数据，以确定供电电压数据[5]。最后，从多种满足供电设备需求的方案中选择可靠性较高、投资较少的方案。工程项目实施过程中，一般的低压供电采用380/220 V的电源供电，特殊情况下酌情提升电压。

3.2 输电线路设计

输电线路的设计中，要注重考虑路线走向设计、材质选用两方面的问题。

首先，输电线路的走向设计。设计输电线路时尽量做到走直线，避免线路迂回，尽量减少线路的长度，即通过减少线路用量的方法降低成本投入。一般可采用电缆线路和架空线路。

其次，材质选择方面。输电线路材质选择时要选择电阻小且费用消耗低的材质作为传输材料。同时，线路横截面大小对电路电压耗损具有影响。需注意，线路横截面的大小对电能的损耗不成正比，横截面过大或者过小都会增加线路的经济投入。因此，选择线路材质时要综合考虑线路载流量和线路价格。此外，要考虑材料的性能问题，以扼制电力输送过程中因电压不稳造成的电流冲击。要综合考虑材质的性能、价格及电量耗损等问题，选择最适合工程线路的材料来承担电流输送功能。

3.3 电力设备设计选择

电力设备包括终端用电设备和电力输送过程中用到的设备。根据实际需要做好这些设备的选择，将大大节约电耗。

第一，终端设备设计选择。要根据工程用电需求、设备价格及设备性能等对用电设备进行选择，合理选择用电设备。例如，根据工程设备需求量选用合适的设备，避免出现“大材小用”的情况，造成电耗浪费和投资成本浪费。选用设备时，需考虑到设备的更新换代，选用功能较为新进的设备，保证设备的使用周期[6]。

第二，做好电力输送过程中的设备选择。这些设备包括变压器、电动机等。变压器的选择要考虑其材料性能、质量、回收率、运行和成本费用及节能效果等。变压器首先要能满足系统使用功能，保证电力系统的正常运转工作。然后要考虑使用变压器对电能的耗损量、使用过程中可能产生的维护维修费用、购买安装费用等，甚至要考虑变压器淘汰时被回收利用的可能性，综合考虑后选择性价比最高的变压器。同时，可以合理使用异步电动机，调整工艺流程，改善电气终端使用设备的运行状态，从而达到节约电耗的目的。电动机的设计中，要设计和选用变流装置，以对终端设备的供电电流等进行调整，减少电耗。

3.4 保护接地装置及继电保护设计

工程配电系统的设计还包括很多保护系统的装置，如保护接地装置和继电保护装置。

首先，保护接地装置的设计。通过接地线实现连接接地体与总等电位接地排、总等电位接地排与设备装置接地部分的连接。设置配电系统的保护接地装置是为了保证在电压、电流等发生异常时，能通过接地装置达到转移电流的目的。

其次，继电保护包括电流保护、电压保护等多种方式。电力系统发生故障时，通过电流、电压等工程参数的变化实现对设备的保护。常见的继电保护有线路阻抗减少、母线电压降低等。设置保护接地装置和设计继电保护时，要做到使用备件、减少仪表的成本投入，达到节约成本的目的。

3.5 防雷装置及消防设施设计

防雷装置及消防设施设计主要出于安全的考虑。防雷措施是工程避雷防雷的关键。防雷装置主要包括避雷线、避雷针等避雷装置。考虑到避雷装置的投资成本，实践中电压小于10 kV的线路以及变配电装置周围的建筑物已设置防雷措施的线路设备不设置避雷设施。为了避免“雷”对高压线的冲击，保护电气设备，需要在主变压器附近实现高压侧装。与工程供配电有关的消防设计是指供配电设施设备符合工程类型的国家及行业标准的要求。同时，工程中，火灾报警仪等消防设备设施的供电回路要求是专门供电，避免出现火灾后影响消防设施的使用。