謝添卉

工廠配電系統的設計，是根據負荷大小、數量和生產工藝對負荷間歇、連續等實際運行情況的要求，以及負荷在廠區的分布位置及廠區的供電電源情況，解決對各用戶的安全可靠，經濟的分配電能問題。工廠供配電系統主要考慮以下幾方面內容來設計：（1）人身和設備的安全。（2）國家有關規定及標準規范。（3）確保電力供應的優良及可靠性。（4）滿足當前用電和兼顧長期發展，預留擴建增加用電負荷的可能。其基本內容有以下幾方面。

1 負荷計算

進行工廠供配電系統的設計，第一步先要進行負荷計算。根據全廠區設備用電情況，包括設備功率和運行頻率等，統計用電負荷，然后進行負荷計算。負荷計算常用的主要方法有：單位指標法，換算系數法，需要系數法，利用系數法。單位指標法計算較為粗略，適用于民用建筑項目前期概算及項目整體用電情況的校核。需要系數法是很多行業中用的較多的方法，如果設備數量比較多，計算相對準確，數量少時誤差較大。利用系數法計算比較繁瑣，但較為準確，也被廣泛采用。換算系數法是電力行業規范推薦的方法，常被電廠采用。

2變壓器容量選擇和無功補償

負荷計算出用電設備的有功功率和無功功率及功率因數值。如果無功功率過大，則需要進行無功功率補償。無功功率將造成增大電氣元件及電氣線路的電壓降，功率損耗及電能消耗。按規范要求，不允許用戶向電網倒送無功，一般將功率因數值補償到0.9以上才可以并網運行。若計算所得功率因數較低，一般采用無功補償裝置降低無功功率，把功率因素調整到0.9以上。

根據負荷情況，計算出視在功率。結合上級供電系統短路容量，進行變壓器的選擇。根據上級電源點短路容量，合理選擇變壓器的阻抗電壓百分比。根據負荷情況，確定變壓器大小。變壓器應盡量設置在負荷中心，減少電纜長度，降低線路壓降。減少電纜及附件耗材成本，減少線路電壓損失。選擇變壓器時，還需考慮負荷重要性，運行班次和運行頻率等情況。 變壓器安裝位置， 應當根據實際的負荷容量以及分布情況來確定變壓器供電范圍。考慮到變壓器的效率，兩臺變壓器的負荷率保持在0.5-0.6左右，以保證其經濟運行。負載較低的變壓器，應予以更換，避免變壓器負載率低造成電能浪費。

3負荷分級及電氣主接線方案

根據工廠用電負荷的重要性，設備負荷等級可劃分為一級，二級和三級。一級負荷和二級均要求采用雙電源供電。一級負荷要求不間斷供電，二級負荷要求不間斷供電或斷電后可盡快恢復。二級負荷進線、母聯可采用備自投等自動切換裝置，控制電源可采用直流或UPS供電。

4供、配電系統短路電流計算和設備的選擇

工廠用電通常距離供電電源點較遠，可按照無限容量系統的條件下，由此展開短路計算。首先設定一個系統的運行形式，然后在該情況下找出對應的短路參數，進而得出對應的短路電流。之后根據以上短路計算所得的數據，再加上回路的負荷和相關額定值，擇取斷路器、母線等必要元件。最后就要根據實際情況進行熱穩定、動穩定、電壓降等的校驗。

5 電氣設備的保護及整定

（1）交流電動機的保護

交流電動機應按照規范要求裝設過載保護、斷相保護、短路保護和接地故障等保護，過流、欠流、斷相、堵轉、欠電壓，過電壓等其他保護可根據情況選擇性裝設。

交流電動機可采用熔斷器或斷路器做短路保護，接地故障保護由可根據情況由斷路器短路保護兼做，不能滿足兼做靈敏性的情況下，可采用電動機保護器來實現。通過采集電動機回路的零序電流，使得整定電流Iset0>2.0IN，IN為三相不平衡電流。Ik>=1.3Iset0.其中Ik為單相接地故障電流。

（2）線路保護

斷路器過載保護器的整定Ic<=Ir<=Iz或Ic<=Iset1<=Iz，且I2<=1.45Iz，其中Ic 為線路計算電流，Ir為熔斷器額定電流，Iset1為斷路器長延時脫扣器的整定電流。Iz為導體允許在流量。I2為保護電器可靠動作電流。線路保護斷路器還應注意與上下級斷路器的保護配合。

5、接地系統

工廠供電大多采用中性點接地系統供電，在TN接地系統中，根據N線和PE線的組合情況不同，TN接地系統又分為TN-C接地系統、TN-S接地系統 和TN-C-S接地系統。

T N-C接地系統N和PE線共用一根線，比TN-S系統省去一根電纜，經濟性較好。從電氣安全方面考慮，當PEN線斷線時，斷點后用電設備的金屬外殼很高的接觸電壓，容易造成觸電事故，現在已經很少采用。 TN-C-S接地系統，N線和PE線先合并后分開，分開后不能再合并。TN-C-S系統PEN線上的電壓降使整個電氣裝置在有不平衡負荷的時候對地電壓不為零，但電源進線后N和PE分開，PE接地，PE線路電壓為零。TN-S接地系統中，N線和PE線從電源中性點開始分開，供電線路中除了少量漏電流，PE線基本沒有電流流過，也沒有電位。現在規范要求多電源點的情況下，PE和N一點接地，可減小漏電環流。只有在發生故障時流過故障電流。相對比TN-S系統，TN-C-S系統前段PEN線上中性線電流產生的電壓降將引起電位差，容易造成對電子設備的干擾，易燃易爆危險場所，按照規范規定，應采用TN-S系統。

結論：

在進行工廠供配電設計工作時，必須要明確局部和全局、當前和長遠等內在聯系，并做出一定的平衡，在符合當前發展的前提下，要考慮未來戰略。為工業生產提供安全、可靠、優質、經濟的電能。爭取做到投資費用少，運行費用要低，進行電氣品的選擇時，既要選用高效、低能耗、性能優良的產品，又要保證電能質量和設備可靠運行。

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