摘要：工厂供配电设计的质量与工厂的生产效率以及发展密切相关，对此，为保障供电质量，保证生产秩序以及效率，文章依据笔者多年的基层工作实践，结合工厂供配电系统的设计原则，对工厂供配电工程相关设计内容进行了研究分析，供参考。
关键词：供配电设计；动力变压器；电气室；整流变压器
前言
电能是现代工业生产的主要能源和动力。其中，工厂的供配电工程是保证工厂所需电能供应与分配的最基本保证，不仅关系着工厂生产活动的顺利进行，同时还关系着我国国民经济的迅速发展。对此，有效提升工厂供配电的可靠性是非常必要的。基于此，本文就工厂中供配电的设计进行分析与研究。
1.设计原则
按照国家标准GB50052－2009《供配电系统设计规范》、GB50053－2013《20kV及以下变电所设计规范》、GB50054－2011《低压配电设计规范》、GB50055－2011《通用用电设备配电设计规范》、GB50060－2008《3～110kV高压配电装置设计规范》等的规定，进行工厂供配电设计。必须遵循以下原则：1）遵守规程、执行政策；2）安全可靠、先进合理；3）近期为主、考虑发展；4）全局出发、统筹兼顾。
2.内容及步骤
全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地公共电网现状及其发展规划等因素，经技术经济比较确定。为满足厂区各生产车间供电安全可靠，经济合理的问题。其基本内容有：1）负荷分级和供电电压选择；2）负荷计算；3）变电所的位置选择；4）主接线；5）短路电流计算；6）改善功率因数装置设计；7）变电所高、低压侧设备选择；8）继电保护及二次接线设计；9）变电所防雷设计；10）工作接地与保护接接地的设计[1]。
3.原始资料
工厂总平面图，车间及厂房工艺布置图，车间及厂房断面图，厂房特征（粉尘，潮湿，温度及可能引起火灾或爆炸的程度等），车间及厂房对供电可靠性的要求，以及用电设备表。其它应收集的资料为：本地区气象资料（全年最高、最低和平均温度等），本地区水文地质资料（地下水位、土壤性质，土壤电阻系数，冰冻深度等）。
4.案例及分析
4.1某工程简介
某钢厂拟新建一条70万吨/年合金钢半连续棒材生产线，并提供了总图、车间工艺布置图等原始资料。
主要工艺设备组成：1）加热炉前设备；2）加热炉；3）出炉装置及反向剔除装置；4）高压水除鳞机；5）二辊可逆轧机；6）停剪；7）连轧机组；8）横移编组台架；9）热锯；10）缓冷收集台架；11）冷床；12）打捆辊道；13）精整区。
车间设有四个电气室，分别为ER1电气室、ER2电气室、ER3电气室、ER4电气室。
在通过计算、负荷分配等供配电设计的过程中，对原始工艺布置图进行了优化修改。
4.2主要优化内容
根据负荷计算，对供电区域进行调整，使电气室尽可能靠近负荷中心；对车间各个电气室位置调整，优化供电路径；对车间旋流沉淀池位置进行调整，减少土建施工量。
4.3供电区域划分
4.3.1原ER1电气室方案
位置为炉后，紧邻二辊可逆轧机，此电气室主要负责炉前、炉后、加热炉区域及二辊可逆轧机区域的供电。需要安装两台动力变压器，二辊可逆轧机需要一台整流变压器和一台励磁变压器，加热炉前后及二辊可逆轧机前后有较多的辊道电机，需设一台辅传动整流变压器，为远期发展考虑一台备用变压器室，故此ER1电气室要考虑安装六台变压器；因此，电气室需要独立建筑，需要靠近主厂房单独建设电气室。
ER1电气室为三层结构，一层为低压配电室，面积468m2（36米x13米），层高4米；二层为电缆夹层，面积252m2（36米x7米）层高3米；三层为传动控制室，面积252m2（36米x7米），层高4米。
4.3.2新ER1电气室方案
因炉区主要供电负荷为加热炉，而加热炉的主要负荷为风机及炉子液压站，现在炉子的风机及液压站均设置于炉前，为考虑电气室应尽可能靠近负荷中心，故ER1电气室位置移至炉前，设置于炉前剔除装置区域的平台下。将此电气室供电改为主要负责炉前、加热炉区域的负荷。设计考虑安装两台变压器，其中一台变压器为加热炉专用，另一台变压器接至ER1电气室内低压配电柜，负责炉前区设备、原料跨吊车及原料跨杂动力等供电。然后由低压配电柜再给加热炉系统另一个电源（满足加热炉系统两路电源供电的要求）。所以ER1电气室现只设计安装两台动力变压器。新方案利用炉前区平台下的空间作为电气室。ER1电气室为一层结构，为低压配电及加热炉系统控制室，面积240m2（24米x10米，平台下），层高5.3米[2]。
4.3.3原ER2电气室方案
距二辊可逆轧机50米，在二辊可逆轧机与ER2电气室之间有棒材车间旋流沉淀池，另一方向与轧辊间相接，电气室正对着连轧机组。此电气室主要负责连轧机组区域、横移编组台架区域、轧机区域的液压润滑设备、旋流沉淀池及轧辊间供电。需要安装两台动力变压器，一台照明变压器，一台吊车变压器，连轧机组需要三台主传动整流变压器，横移编组台架及辊道电机需设一台辅传动整流变压器，为远期发展考虑一台备用变压器室，故此ER2电气室要考虑安装九台变压器。ER2电气室为本车间主配电室，电气室内装有10kV高压进线柜及配电柜，安装在高压配电室内，为各电气室变压器提供电源；并安装有滤波及补偿装置。靠近主厂房独立建筑。
ER2电气室为三层结构，一层为高低压配电室、补偿及滤波器室，面积720m2（60米x12米），层高4.5米；二层为电缆夹层，面积420m2（60米x7米）层高3米；三层为PLC室及传动控制室，面积420m2（60米x7米），层高4米。
4.3.4新ER2电气室方案
ER2电气室移至与二辊可逆轧机相邻，原旋流池移至ER2电气室与轧辊间之间。此电气室主要负责炉后、二辊可逆轧机区域、旋流沉淀池、连轧机组区域、轧机区域的液压润滑设备及横移台架的负荷。ER2电气室需要安装一台动力变压器，二辊可逆轧机一台整流变压器、一台励磁变压器，连轧机组及飞剪需要三台主传动整流变压器，炉后及轧机区域辊道电机等需要设置一台辅传动整流变压器，并且考虑一台备用变压器室，故此ER2电气室要设计安装八台变压器。靠近主厂房独立建筑。ER2电气室为三层结构，一层为高低压配电室、补偿及滤波器室，面积1008m2（72米x14米），层高4.5米；二层为电缆夹层，面积576m2（72米x8米）层高3米；三层为PLC室及传动控制室，面积576m2（72米x8米），层高4米。
4.3.5原ER3电气室方案
在负责热锯、定尺剪及冷床收集区域供电。考虑安装一台动力变压器，冷床收集区需设置一台整流变压器，三台热锯需设一台整流变压器，故此ER3电气室考虑安装三台变压器。ER3电气室为一层结构，为低压配电室及传动控制室，面积351m2（54米x6.5米），层高4米。
4.3.6新ER3电气室方案
在轧辊间后，主要负责轧辊间、热锯、定尺剪及冷床收集区域供电。ER3电气室考虑安装一台动力变压器，冷床收集区需设置一台整流变压器，三台热锯需设一台整流变压器，并且考虑一台备用变压器室，故此ER3电气室设计安装四台变压器。
ER3电气室为一层结构，为低压配电室及传动控制室，面积351m2（54米x6.5米），层高4米。
4.3.7原ER4电气室方案
位于横移编组台架区域的平台下，负责精整区域供电。ER4电气室考虑安装两台精整区域的整流变压器，故此ER4电气室考虑安装两台变压器。ER4电气室为一层结构，为低压配电室及传动控制室，面积312m2（48米x6.5米，平台下），层高5.3米。
4.3.8新ER4电气室方案
位于横移编组台架区域的平台下，主要负责精整区域及车间照明供电。
ER4电气室考虑安装一台吊车变压器，一台照明变压器，两台精整区整流变压器，故此ER4电气室设计安装四台变压器[3]。
ER4电气室为一层结构，为低压配电室及传动控制室，面积312m2（48米x6.5米，平台下），层高5.3米。
4.4方案优化前后对比
在车间装机容量不变的情况下，通过负荷计算、重新规划供电区域，减少了电气设备的投资，缩短了供电距离，降低了运行成本；通过调整各电气室位置，减少了车间建筑面积，降低了土方开挖量，缩小了总图红线面积；做到了降低能耗、供电可靠、经济合理，并兼顾发展的考虑[4]。
调整前后对比参见表1。
表1表方案对比
5.结论
总之，工厂供配电设计关系到整个工厂正常运作，只有科学、合理的供配电设计方案才能有效提供高效的电能，才能保障工厂各个工序的顺利进行。因而，作为从事工厂供配电设计的人员，有必要了解和掌握工厂供配电设计的有关知识，在遵循相关设计规范的情况下，对多种供配电设计方案进行比选，兼顾系统的安全性与经济性，选择合适的供配电系统，以满足工厂的发展需要。
参考文献：
[1]魏永森，李莉英，曹磊.关于工厂供配电设计的研究[J].城市建设理论研究：电子版，2012（18）.
[2]马灵敏.工厂供配电方案的技术经济比较探究[J].建筑工程技术与设计，2015（13）.
[3]郑强，郑委.论工厂供配电系统的方案比选[J].城市建设理论研究：电子版，2013（35）.
[4]唐永菁，陈云霄.浅析工厂中供配电线路的设计探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2015（22）.
论文作者:罗永杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/18
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