工程供配電的優(yōu)化設(shè)計要點

劉金釗

（天津市龍宇達電力工程設(shè)計有限公司，天津 300384）

0 引 言

電力在現(xiàn)代工程中占居重要地位，如果沒有電力供應(yīng)，工程系統(tǒng)的各個部分都將無法正常運轉(zhuǎn)，甚至?xí)斐晒こ贪c瘓。因此，工程設(shè)計時要注重工程供配電系統(tǒng)設(shè)計，使電能輸送簡單化、安全化、節(jié)能化[1]。要做好工程供配電系統(tǒng)的設(shè)計，必須把握供配電設(shè)計的五大關(guān)鍵步驟，通過研究對比，進而使工程電力系統(tǒng)達到安全、節(jié)能的目的。

1 工程供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的重要性

目前，工程供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的目的是要在保證工程電力系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的前提下，研究工程供配電設(shè)計各個環(huán)節(jié)的需求和特點，對比不同的物料材質(zhì)和技術(shù)，選出滿足降低使用過程電耗、保證使用過程安全及降低供配電系統(tǒng)投資要求的最優(yōu)技術(shù)和物料，獲得最佳的經(jīng)濟效益[2]。供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計關(guān)系著工程的直接經(jīng)濟效益，對工程施工建設(shè)投資控制和降低今后工程運行消耗具有重要作用，需要在工程設(shè)計之初引起重視，通過研究制定合理的設(shè)計方案，實現(xiàn)優(yōu)化目的。

2 工程供配電系統(tǒng)的設(shè)計原則

2.1 符合國家政策

工程配電系統(tǒng)設(shè)計時要以國家電力部門制定的規(guī)定和標準為準則，同時要遵守安全、環(huán)保及節(jié)能等相關(guān)文件的要求。

2.2 滿足工程發(fā)展要求

工程供配電系統(tǒng)設(shè)計時，首先要考慮滿足工程需求和電能質(zhì)量，保證工程用電正常。其次，即要考慮現(xiàn)在工程規(guī)模對電力系統(tǒng)的要求，又要考慮工程可能存在的擴建等問題，將現(xiàn)狀跟發(fā)展目標相結(jié)合，為發(fā)展留有余地[3]。

2.3 保證電力使用、傳輸過程的安全性

工程電力系統(tǒng)建設(shè)的目的是為工程服務(wù)，但歸根結(jié)底都是為人類服務(wù)，所以要保證電力系統(tǒng)的安全性能，避免因設(shè)計施工問題而在電力傳輸、使用過程中造成安全事故。同時，要考慮電氣設(shè)備安全，避免因設(shè)備質(zhì)量、性能問題造成電力傳輸使用不暢、能耗高。

2.4 保證投入及運行成本

供配電系統(tǒng)設(shè)計時要綜合考慮使用設(shè)備元件的性能、價格以及運費，做到在保證性能的前提下選用最經(jīng)濟的元件，節(jié)約設(shè)備投入成本[4]。同時，要考慮供配電系統(tǒng)運行過程中電能的消耗問題，通過研究設(shè)計出能耗較低的設(shè)計方案。

2.5 保證方案可行性

工程供配電系統(tǒng)設(shè)計要充分考慮工程的周邊環(huán)境，考慮施工人員的施工問題及后期維修問題。同時，要考慮工程區(qū)域供電條件及工程消防、防雷等問題，保證設(shè)計的安全可行。

3 工程供配電的優(yōu)化設(shè)計要點探究

3.1 工程高低壓配電系統(tǒng)電壓設(shè)計

工程高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計跟企業(yè)性質(zhì)、用電需求、工程用電負荷的大小、供電距離的遠近以及設(shè)備電容量等工程遠景規(guī)劃有關(guān)。所以設(shè)計前，對與電壓設(shè)置有關(guān)的地形、設(shè)施設(shè)備及線路等因素進行詳細調(diào)研，將包括電路輸送線路在內(nèi)的每個項目的用電負荷總量、設(shè)備總電壓等進行計算，掌握整個過程中的電壓耗損數(shù)據(jù)，以確定供電電壓數(shù)據(jù)[5]。最后，從多種滿足供電設(shè)備需求的方案中選擇可靠性較高、投資較少的方案。工程項目實施過程中，一般的低壓供電采用380/220 V的電源供電，特殊情況下酌情提升電壓。

3.2 輸電線路設(shè)計

輸電線路的設(shè)計中，要注重考慮路線走向設(shè)計、材質(zhì)選用兩方面的問題。

首先，輸電線路的走向設(shè)計。設(shè)計輸電線路時盡量做到走直線，避免線路迂回，盡量減少線路的長度，即通過減少線路用量的方法降低成本投入。一般可采用電纜線路和架空線路。

其次，材質(zhì)選擇方面。輸電線路材質(zhì)選擇時要選擇電阻小且費用消耗低的材質(zhì)作為傳輸材料。同時，線路橫截面大小對電路電壓耗損具有影響。需注意，線路橫截面的大小對電能的損耗不成正比，橫截面過大或者過小都會增加線路的經(jīng)濟投入。因此，選擇線路材質(zhì)時要綜合考慮線路載流量和線路價格。此外，要考慮材料的性能問題，以扼制電力輸送過程中因電壓不穩(wěn)造成的電流沖擊。要綜合考慮材質(zhì)的性能、價格及電量耗損等問題，選擇最適合工程線路的材料來承擔(dān)電流輸送功能。

3.3 電力設(shè)備設(shè)計選擇

電力設(shè)備包括終端用電設(shè)備和電力輸送過程中用到的設(shè)備。根據(jù)實際需要做好這些設(shè)備的選擇，將大大節(jié)約電耗。

第一，終端設(shè)備設(shè)計選擇。要根據(jù)工程用電需求、設(shè)備價格及設(shè)備性能等對用電設(shè)備進行選擇，合理選擇用電設(shè)備。例如，根據(jù)工程設(shè)備需求量選用合適的設(shè)備，避免出現(xiàn)“大材小用”的情況，造成電耗浪費和投資成本浪費。選用設(shè)備時，需考慮到設(shè)備的更新?lián)Q代，選用功能較為新進的設(shè)備，保證設(shè)備的使用周期[6]。

第二，做好電力輸送過程中的設(shè)備選擇。這些設(shè)備包括變壓器、電動機等。變壓器的選擇要考慮其材料性能、質(zhì)量、回收率、運行和成本費用及節(jié)能效果等。變壓器首先要能滿足系統(tǒng)使用功能，保證電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)工作。然后要考慮使用變壓器對電能的耗損量、使用過程中可能產(chǎn)生的維護維修費用、購買安裝費用等，甚至要考慮變壓器淘汰時被回收利用的可能性，綜合考慮后選擇性價比最高的變壓器。同時，可以合理使用異步電動機，調(diào)整工藝流程，改善電氣終端使用設(shè)備的運行狀態(tài)，從而達到節(jié)約電耗的目的。電動機的設(shè)計中，要設(shè)計和選用變流裝置，以對終端設(shè)備的供電電流等進行調(diào)整，減少電耗。

3.4 保護接地裝置及繼電保護設(shè)計

工程配電系統(tǒng)的設(shè)計還包括很多保護系統(tǒng)的裝置，如保護接地裝置和繼電保護裝置。

首先，保護接地裝置的設(shè)計。通過接地線實現(xiàn)連接接地體與總等電位接地排、總等電位接地排與設(shè)備裝置接地部分的連接。設(shè)置配電系統(tǒng)的保護接地裝置是為了保證在電壓、電流等發(fā)生異常時，能通過接地裝置達到轉(zhuǎn)移電流的目的。

其次，繼電保護包括電流保護、電壓保護等多種方式。電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過電流、電壓等工程參數(shù)的變化實現(xiàn)對設(shè)備的保護。常見的繼電保護有線路阻抗減少、母線電壓降低等。設(shè)置保護接地裝置和設(shè)計繼電保護時，要做到使用備件、減少儀表的成本投入，達到節(jié)約成本的目的。

3.5 防雷裝置及消防設(shè)施設(shè)計

防雷裝置及消防設(shè)施設(shè)計主要出于安全的考慮。防雷措施是工程避雷防雷的關(guān)鍵。防雷裝置主要包括避雷線、避雷針等避雷裝置?？紤]到避雷裝置的投資成本，實踐中電壓小于10 kV的線路以及變配電裝置周圍的建筑物已設(shè)置防雷措施的線路設(shè)備不設(shè)置避雷設(shè)施。為了避免“雷”對高壓線的沖擊，保護電氣設(shè)備，需要在主變壓器附近實現(xiàn)高壓側(cè)裝。與工程供配電有關(guān)的消防設(shè)計是指供配電設(shè)施設(shè)備符合工程類型的國家及行業(yè)標準的要求。同時，工程中，火災(zāi)報警儀等消防設(shè)備設(shè)施的供電回路要求是專門供電，避免出現(xiàn)火災(zāi)后影響消防設(shè)施的使用。

4 結(jié) 論

工程供配電系統(tǒng)包含的環(huán)節(jié)、設(shè)備眾多，具有復(fù)雜性、多樣性的特點，因此工程供配電設(shè)計可以應(yīng)用考慮的優(yōu)化手段和措施有很多。例如，通過改善功率因數(shù)裝置、注意配變電所選址等達到降低電耗和投入成本的目的。