工业供配电设计中常见问题及对策研究

谢岳珊

摘要：随着工业自动化的逐步深入和发展，近年来，我国的工业用电总额一直持续呈现出快速上涨的趋势。减少电力资源损耗，降低企业用电成本，已经成为当前企业亟待解决的重要问题。基于此，文章作者分析了我国工业供配电设计的工作现状，并针对其存在的一些问题给出了具体的解决策略。希望能够以为同行业提供参考，以促进我国电力事业的健康可持续发展。

关键词：工业供配电设计;常见问题;解决对策

工业配电线路通常接线方式都比较复杂，而且范围广、路线长，又长期暴露在空气中风吹雨淋，因此极容易产生运行故障[1]。如果因供电系统发生故障造成企业生产线停车，就会给用电单位和供电企业双方都带来巨大的经济损失。因此，科学合理的配供电设计方案，对于维护供配电系统的运行稳定，保障用电单位的正常用电具有十分重要的作用。随着电气自动化技术的不断进步，目前已经有多种继电保护设备及技术在工业配供电系统中得到了广泛应用，为系统的稳定性提供了一定的保障。但是，在具体的工作过程中，仍然存在着许多的不足之处，如设备质量不合格、保护措施选择不合理、外部环境改变对设备造成影响等诸多问题，需要设计人员逐步去解决和完善。

一、供配电设计中存在的问题

（一）设备质量存在的问题

供电设备的质量是决定供配电系统运行效率的基本因素。在实际的系统工作过程中，经常会出现变电器容量不足以及电表规格不符而造成的系统线路故障，严重影响了系统运行的稳定性[2]。影响设备质量的因素有很多种，其中最主要的是一些企业为了压缩设备成本，选购的电气设备或更换的零部件质量不达标。或者是由于电站资金不足，设备更新换代不够及时，购置的设备质量存在问题，导致所使用的设备经常出现机构失灵、绝缘故障、监控信息不足等问题，无法保证系统的稳定运行。其次是对变压器等设备设计的位置不合理或者缺少相关的保护措施，也会影响设备的使用效果和使用寿命。例如电源的自动切换装置不够稳定、整机抗干扰能力不足等。此外，由于部分工业配供电线路都是露天作业，其所处的自然环境及气候的变化也会对供电设备的质量造成不同程度的影响[3]。例如电线或者电气设备因大风拉扯或者雷电袭击而导致损坏等。

（二）监测系统存在的问题

监控系统是变电站电力系统的重要核心组成部分。它的主要工作内容就是负责监控电站设备的整个发电及送电过程。通过监控系统，可对电站内部运行的设备进行实时监控。有利于及时发现设备故障，并正确处理突发事故和进行事故隐患排除等工作。此外，监测系统还能够及时发现系统中各项数据的变化情况，并对收集到的数据信息进行分析处理，再根据整合之后的结果进行合理的资源分配[4]。因此，一套科学完善的监测系统，是确保电站能够正常供电的基础环节。而目前一些小型供配电站由于缺少资金或者监管不到位，系统监测设备更新换代不及时，导致监测不够灵敏，对数据的收集和分析也不够精确，常常会出现一些运行故障。比如当系统某个区域突然出现用电高峰时，监测系统由于监测失利或者分析不精准，未能及时作出适当的反应，就会造成变压器因超负载而发生故障，从而影响系统的正常运行。

（三）防雷设计存在的问题

防雷装置是供配电系统中一项重要的设计环节，其设计的合理性决定了电网的整体安全性[5]。尤其是在工业供电系统的设计中，由于线路长期裸露在外，极容易遭受自然界的雷电攻击，因此，在线路设计时，必须要根据企业所在地域的气候环境特点来合理选择防雷壁垒、接线位置和保护措施。然而目前的供配电系统在进行防雷设计时，常常会忽略了接地电阻、高频放电或避雷灭弧电压、安装最大范围等检验计算步骤等，导致在雷电天气高发的季节里，设备因遭到雷击而出现损坏的现象。因此供电系统的设计当中必须要注重防雷设计工作，在室外安装防雷针是最基本的防雷措施，在高压线路中也必须要采取防雷保护措施。

（四）电压系统存在的问题

电压系统的设计也是影响工业供配电效果的一个重要因素。在设计过程中需要根据电流消耗量来确定导线的横截面积。这就要求设计师能夠准确了解企业用电状况，从而做出精确地计算，才能够有效减少电压的损耗，使电压系统的设计更具经济性[6]。而在实际的配电系统中，企业往往从经济角度出发，只考虑通过节省电流的消耗来减少用电量，而忽略了对电压系统技术以及总降压区域位置方面的考虑，从而导致电压系统运行不稳定，进而造成供配电系统整体效率低下。此外，由于变配电站的设备各个部件新旧程度不同、品牌生产厂家不同、质量标准也不同。这就对系统的兼容性提出了很大的挑战，同时也是目前工业供配电系统运行不够稳定的一项重要原因。一旦系统的兼容能力不足，变配电站还需要为每一套设备都配备特殊的转化器件，不仅增加了生产成本，同时也造成了不必要的资源浪费。因此，在进行高、低电压系统设计时，还需要注重考虑系统的整体兼容性。

二、优化供配电设计的具体策略

（一）正确选择高、低压供配电系统

在进行工业供电线路的设计时，应首先准确收集企业设计的容量和传输距离等用电数据，然而依据企业实际用电状况，在满足用户基本要求的同时，合理分配高中低压配电系统，以最大程度优化企业的经济效益[7]。不同行业以及不同的地理环境对于高低压系统的需求也有所不同，因此，高低压系统（如图1）的选择必须要以用户的设备容量和对电力的实际需求为依据。对于低压系统的选择，要充分考虑到是否能够满足低压设备对电压的要求，以满足企业生产的正常需要。

（二）严格划分电力负荷

准确计算电力负荷是优化供电系统设计效果的重要因素之一，只有通过前期精准的预算，用户才能够确定生产所需的总负电荷总额（如图2），继而计算出各分支线路的分负荷。在企业生产中通常都会使用一些大型的电气设备，这些设备不仅耗电量巨大，而且国家对其负荷分类也有严格的标准。由于不同企业不同设备形式的电力负荷电价也不相同，设计师在进行供配电系统设计时，应对于不同的电价负荷进行严格的划分，以便于为企业后期计算电费时提供方便。对于用电单位来说，严格划清电力负荷的界限也有利于企业掌控用电情况，从而控制生产成本。

（三）对电力负荷进行分级设计

首先供配电系统的设计必须要满足用户的日常用电需求。针对这一问题，在日常的电力输送过程中，由于不同的电气设备，对于电力的具体需求量也具有较大的差异性，因此，在运动过程中，如果不对电力复合进行分级设计，造成电能损耗就可能会影响到电气设备的使用寿命。为了能够保障供配电系统能够平稳地运行，在设计电路时，应该采用分级配电系统，确保电路，就算由于故障导致中断，也存在备用电源可以为整个电路的供电提供二次保障。除此之外，在设计分级电力复合系统时，为了避免备用电源与主电源之间相互影响而发生意外事故，还应该另外配置一个紧急预备电源，以备不时之需。以此来形成三级供电系统，在建设应急系统时，设计师应该根据用户的实际耗电情况，计算出电力的负荷量，然后选择发电机组的模式。在进行二次复核工程的具体建设过程中，还应该用到相应的继电保护装置（如图2）保障线路即使在故障的状态下，也能够持续供电，确保用电单位的稳定性。目前，机电系统保护措施主要包括了相间短路保护、后备保护、外部接地短路时的零序电流保护等等内容。通过在继电保护工程中，选择合理的继电保护措施，从而为分级电力负荷的设计提供强大的后盾。

（四）合理选择配变电所的位置

一般来说，正常的配电站都需要有高压和低压两组不同的配电室。在进行线路设计时，应根据用电单位不同的设备配置来选择合理的项目配置，从而确保高压和低压不同线路之间设备安装配置符合国家标准。为了保障供配电系统的最佳运转效率，应合理选择变电站的地理位置，应保证分布在负载中心周围，如果受实际环境所限制，出现配电设备之间距离过大的情况时，应在变压器周围设置两个间距不小于50cm的出口，以方便各线路的顺利接入。

（五）完善中央控制系统

随着信息科技的不断进步，数字化的操作系统已经被广泛应用于工业供配电系统的设计当中。由于智能化的操作系统中需要使用大量的电子设备和信息技术，因此，如何确保这些设备互相兼容，彼此之间协调有序的安全运行就变得非常关键。基于此，我们可以在进行线路设计时首先建设一个完善的中央控制系统，然后通过不同的通讯规约及接口来控制所有的子系统，就能够兼容多种设备系统，进而有效实现电力系统内部的自动化调控。此外再加入一套完善的监控系统和具备多种报警方式的报警系统，就能够使工业供配电系统得到有效优化。

结语：

由此可见，我国目前的工业配供电设计中仍然存在着诸多问题需要广大技术人员去共同研究和解決。因此，在不同的用电企业中应加强对先进技术的探索及创新工作，同时应加大对设计人才的培养力度，只有优秀的设计人才配合先进的生产技术，才能够加速我国工业供配电行业的发展进程，给社会和企业建设提供更为优质的服务。

参考文献：

[1]柳志刚.工业企业供配电设计问题探讨[J].现代工业经济和信息化，2020，1001：26-27+30.

[2]曲冬.工业企业供配电设计中的问题及完善策略[J].中国设备工程，2020，10：124-125.

[3]万收兰.工业配电设计中基于Excel的电气计算[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2020，08：172-173.

[4]李英伟.工业厂房供配电系统的设计和应用[J].科技通报，2019，3505：103-106.

[5].工业与民用供配电设计手册（第四版）上、下册[J].供用电，2018，3506：2.

[6]张永林.医药工业洁净厂房供配电设计[J].智能建筑电气技术，2018，1203：62-64.

[7]陈祥金.工业联合厂房供配电系统设计[J].福建建筑，2018，09：107-110.