摘要：随着社会主义市场经济的日趋完善，我国各省市的工程总量在不断提升，规模也日趋扩大。工业生产中，电能是不可或缺的重要能源之一，工程供配电设计的科学性会直接影响到工业生产的总体效率。本文从电力负荷分级、主接线、变压器、继电保护和防雷接地等多个方面，深入探讨了工厂供配电设计的要点。
关键词：工厂；供配电设计；要点
引言
电能是促进当代社会工业发展的主要能源之一。在工厂当中设计科学合理的供配电系统，不仅能够全面提升总体工作效率，还可以有效降低生产的成本投入。倘若因为设计方面的不合理，在供电过程中出现了断电或是短路现象，会给工厂的工业生产造成难以估量的损失。所以深入探究工厂供配电设计的要点和注意事项具有重要现实意义。
一、工厂电力负荷的分级和计算
对于工厂电力负荷，遵循《供配电系统设计规范》当中的相关规定，将供电可靠性和中断供电导致的损失大小作为分级的主要根据。主要可以分为三类复荷，分别为一级、二级与三级。
如果中断供电，会引发人员受伤或死亡的负荷，导致经济政治领域出现严重损失的负荷，或阻碍政治经济意义巨大的用电部门正常工作的负荷都隶属于一级负荷范围。此外，若中断供电将会引发巨大自然灾害的负荷，定义为非常重要符合。而二级负荷指的是导致经济政治领域出现严重损失的负荷，或阻碍政治经济意义巨大的用电部门正常工作的负荷。若负荷均不在这两个范围之内，则为三级负荷。
在负荷的的计算方面，若已经知道用电器的基本情况，一般采取利用系数法、二项式法或者是需要系数法。若不清楚用电器的基本情况，通常情况下使用住宅用电量指标法、负荷密度法以及单位指标法等[1]。
二、变压器的设计要点
对于三级负荷，一般情况下仅设置一台变压器，不过出于对当前开关设施开断容量制约的考虑，通常情况下所选择的单台变压器的容量不超过1250千伏安。倘若用电负荷需要的变压器容量在1250千伏安以上，那么则至少需要使用两台变压器。
在季节性负荷过多的时候，可以把这部分负荷使用专门的变压器供电。如此一来，在这部分负荷闲置不用时，及时切除其供电变压器，避免过度的空载损耗。倘若是出现了很大的冲击性负荷，为了防止影响别的负荷供电的总体质量，同样可以专门设置一台变压器供电。除此之外，如果存在大量的一级负荷或者是二级负荷，为了充分保障供电的稳定性，必须至少安设两台变压器，以备不时之需。在确定变电站主变压器台数的过程之中，必须充分考虑负荷的发展，保持部分余量。
三、主接线的设计
（一）仅有一台主变压器
倘若变电所仅有一台主变压器，那么高压侧通常使用无母线接线法。由于高压侧使用的开关电器存在差异，因此主接线方式也不尽相同，主要有三种。
第一种是隔离开关-熔断器或者是户外跌开式熔断器的变电所主接线；该方案经济简洁，但是供电的稳定性较差。变电所在变压器出现故障或者是进行检修时便会全面断电。无论是跌开式熔断器还是隔离开关，均不可以带着负荷进行操作，因此输电和停电的操作步骤极为繁琐，稍有不慎还会出现安全事故。此外，熔断器在熔断后，维修也许耗费一定的时间，供电的稳定性也就受到的影响。
第二种是负荷跌开式熔断器或者是负荷开关-熔断器；无论是负荷跌开式熔断器还是负荷开关，均能够带负荷进行操作，在送电及停电方面，操作会非常简单。不过电路出现短路时，仅可将熔断器熔断，所以排除短路故障仍然需要花费大量的时间，供电的稳定性和可靠程度并不理想[2]。最后一种则是隔离开关-断路器；因为高压短路器的关系，所以送电停电操作简便，一旦出现短路，保护装置便会启动，断路器随之便会跳闸，供电稳定程度较为理想。不过，倘若变电所仅一路电源进线，通常仅适用于三级负荷。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若低压侧的联络线连接了别的变电所，便可适用于二级负荷。此外，若存在两路电源进线，便适用于二级负荷，甚至少许一级负荷。
（二）有两台主变压器
首先是高压无母线、低压单母线的设计；该方案供电稳定可靠，若某电源进线停电检修或是损坏，在闭合低压母线分段开挂之后，便可以立刻恢复对变电所的供电。倘若将被备用电源自动投入装置安在两变压器高压侧断路器，那么其中一个由于断电而跳闸时，另一个断路器会在被用电源自动投入装置的作用下迅速合闸，全面恢复供电。此时可供一级负荷和二级负荷。
其次是单母线、低压侧使用单母分段的设计；该设计方案的供电稳定性和可靠程度较为理想。若某主变压器损坏或是需要维修，凭借快速的切换便能够在短时间内恢复供电。可是如果是电源进线或是高压母线存在严重的问题，仍然需要进行停电处理，而且此时仅可为三级负荷供电。如果有备用电源，便能够支持一级负荷及二级负荷。最后一种高压测及低压侧全部使用单母线分段的设计，供电稳定性极强。这种设计方案的两端高压母亲，不仅可以分段运行，也可以接通运行。若电源进线或某台主变压器出现问题，凭借简单的切换便可以在短时间内恢复供电。
四、继电保护的设计
因为受到自然因素以及人为原因的综合影响，致使电气事故随时都有可能出现。电力系统作为一个有机整体，一旦某处发生事故便会引起连锁反应。从此不难看出，电力系统的安全性及稳定性是基础所在，一次需要尽快安设相应的继电保护装置，而且该装置必须能够充分满足动作的选择性、快速性以及灵活性。
继电保护的类型主要有两种，其一是定时限保护，其二是反时限保护。前者的动作时间稳定不变，和故障电流的大小不存在任何关联，其主要优势在于整定方便且动作时间精准。缺陷也较为明显，例如继电器过多，结线较为复杂，而且需要直流控制电源，成本投入比较高。而后者的动作时间和故障电流大小之间则是呈反比的关系，动作时间会随着故障电流的扩大而缩短。其显著优势在于成本投入低、结线非常简单，能够做到电流速断保护，简单方便并且适用于交流操作，其不足则是在动作时间的整定方面较为繁琐。对于规模不大的中小型工厂供电系统，继电保护的设计旨在实现简单与经济，所以尽可能选用反时限过电流保护[3]。
五、防雷和接地的设计
有的时候，雷电所引发的过电压波顺着线路入侵变电站，进而影响电气设施的绝缘性。为了有效避免这种情况，可将一组HY5W4型号的避雷器装设在10千伏架空进线末端的电线杆当中。该型号的避雷器中心不存在空腔以及内外气体相互渗漏的情况，安装运输没有破损，可靠性极为理想。只要是和架空线路相互连接的进出线，于入户位置的电线杆实施接地，能够实现二次节点的目的，所有的电缆头全部都要接地。
根据规定当中10千伏配电设备的结构，变压器的380伏特侧中心线以及外壳、380伏特电气设施的金属外壳全部需要进行接地，工频接地电阻不可超过4欧姆。另外，因为土壤电阻率为100Ω•m，所以可以使用六根50毫米的钢管进行接地，使用宽40毫米、厚4毫米的扁钢连接于离变电站墙根两米的位置，打入一排开孔尺寸为50毫米，长度为2.5米的钢管接地体。每间隔5米，打入一根，管间使用宽40毫米、厚4毫米的扁钢进行连接。
结语
总的来说，工厂供配电的设计是围绕着电气设备的选择而展开的。首先需要对评判工厂负荷的等级，确定整体的供电模式和变压器的数量。然后再设计好主接线电路，充分考虑设备的环境因素以及电气要求。最后则是需要贯彻落实配电系统的继电保护以及防雷接地，做好二次回路的规划。合理设计供配电不仅能够保证供电系统的安全稳定运行，同时也是提升工厂生产效率的助力剂。
参考文献
[1]缪琳.探究工厂供配电设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2015, 12(10):4920-4921.
[2]魏鹏飞.工厂供配电设计与节能的实现方案研究[J].中国化工贸易,2017,9(4):165.
[3]王海涛,高阳.浅谈工厂供配电设计中的要点分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2016,15(14):1135-1135.
论文作者:段敏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
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