某水過濾膜制造工廠供配電設計淺析

石磊

【前言】

自從進入第三次工業革命后，生產制造各個環節已越來越離不開電。不管是機械驅動做功，改變物料的位置或改變物料的形態;還是加熱改變物料的溫度及物料的物理狀態，乃至是保持制造環境的溫度、濕度的保持;甚至是自動化控制需要的電信號傳導;這些多是建立在電力應用之上。電這種應用場景多、易控制、清潔衛生的能源，可以說已經成為了現在工業的靈魂。所以對于一座新工廠的建設，其整體的電力設計則至關重要。

一、工程簡介

某環保技術有限公司一車間，地上三層，建筑面積23377㎡。鋼筋混凝土框架結構，現澆混凝土保溫上人屋面。層高7m，建筑高度21.15m。丙類廠房。該企業為中國膜工程協會副理事長單位和高新技術企業，主要從事電除鹽（EDI）、超濾（UF）、微濾（MF）和膜生物反應器（MBR）膜產品的研發、生產、和銷售，是國內膜行業中少數產品覆蓋齊全的企業之一。

二、變配電系統設計

1.負荷等級及容量

根據本工程各類負荷的重要性和對供電可靠性要求，依據《供配電系統設計規范》（GB50052-2009）及《建筑設計防火規范》，應急照明、消防水泵等消防用電等為二級負荷。其它用電負荷為三級負荷為三級負荷。

總計算負荷為：984.15kva.由廠區10kV總開關所引來兩路10kV電源至車間變電所高壓開關室。

2.變配電所

在車間一層中間設置一10kV車間變電所，設有高壓開關室、低壓開關室、變壓器室，選用兩臺干式變壓器，變壓器變壓比10kV/0.4kV;接線組別Dyn11;容量為1250kva，負荷率0.78%。

高壓系統采用單母線接線方式。低壓系統采用單母線分段方式。兩臺進線開關與母線開關互為機械電氣連鎖，同時只能合兩個開關。在平時母聯開關斷開。本工程低壓系統采用TN-S系統接地形式。

功率補償：采用低壓側集中補償，設置無功功率自動補償柜垢，補償后功率因數將達0.95.

3.配電系統

（1）10kv電源進線采用鎧裝高壓聚氯乙烯電纜YJV22-10kv，沿室外電纜溝敷設。高壓柜至變壓器采用高壓聚氯乙烯電纜YJV-10kv.

（2）變壓器至低壓配電室低壓配電柜采用密集銅母線。

（3）低壓配電系統。采用400/230v低壓供電。

（4）由低壓配電室放射室供電至各開關柜，再由開關柜送電到照明箱和各設備動力箱。每個低壓回路負荷控制在2500kw內，線路長度均小于200m。電纜采用阻燃聚氯乙烯電纜WDZA-YJV-1kV/0.75kV。

電纜沿電纜橋架敷設。電纜橋架利用廠房鋼屋架或混凝土柱子懸吊支撐。懸吊支架間距不大于1.5m。電纜托盤容積率不超過40%。

4.照明系統

整個廠房照明包括正常照明及應急疏散照明。

廠房大部分采用熒光燈，光照明光源采用顯色指數Ra大于80;統一眩光值UGR控制在18以內。熒光燈安裝方式主要采用懸吊鋁合金線槽布燈及敷設線路。

在紡絲間和精餾塔區域采用防爆燈具并采用鋼管配線，照明開關安裝在房門外側墻上。應急疏散照明采用自帶蓄電池燈具，其連續供電時間不小于60分鐘，變配電所、水泵房供電時間為連續180分鐘），采用220V電源供電，光源為壽命長的節能燈管。疏散指示標志間距按照≤20m設置。

5.防雷接地

（1）防直擊雷：本工程按第二類防雷設計，主要防直擊雷沖擊及感應雷擊。由于各建筑主體結構為框架結構，因此，混凝土屋面采取在屋面女兒墻上敷設φ12鍍鋅圓鋼避雷帶，廠房采用鋼屋面作防雷接閃器，并在整個屋面組成不大于10m*10m或12m*8m的網格。在建筑屋面四周平均選擇間距不大于18m的框架柱內對角兩根主筋作為防雷接地引下線。

（2）防感應雷及雷電波入侵措施：在高壓配電裝置各相裝設避雷器;在低壓配電裝置及各層配電箱裝設過電壓保護器;在電話系統、網絡系統及有線電視系統進線端裝設過電壓保護器。

（3）接地：本工程將防雷接地及保護接地采用共用接地網，高壓部分采用接地保護，低壓部分采用接零保護，要求所有用電設備不帶電金屬外殼及金屬管道、支架等均與共用接地網連接，以保證安全。共用接地網要求接地電阻不大于1歐姆。

三、設計中應考慮的若干因素

1.應遵循的原則

（1）設計過程中首先應遵守規程、執行政策。這是最重要的一點原則，這關乎到工程的嚴謹性，風險整體可控性以及全局的服從性。

（2）同時也要考慮配電系統的安全可靠、先進合理。安全是1，效率是1后面的0，沒有安全的效率對于企業來說是沒有效益的。

（3）然后不光是只考慮近期產能，還需要根據市場前景合理規劃未來的產能擴充預留。

（3）最后整個工廠的配電設計要從全局出發、統籌兼顧。不能一味為了本專業的方便而忽視相關配合專業的實施困難，這回造成工程整體的成本、進度、安全不可控，同時也難以達到最終預設的目標。

2.應注意的要點

（1）首先要考慮的是負荷計算的準確性，計算過程中不僅要考慮好設備暫載率，還應考慮好和工藝設備使用的同時系數，然后計算得出準確的需要系數。再結合考慮cosψ，最終算得準確的視在功率。

（2）變電所位置盡可能靠近負荷中心，同時考慮電源進線方向、土建結構、通風換氣、消防疏散等諸多因素。以此來滿足配電系統的經濟性、可靠性、安全性。

（3）改善功率因數裝置設計根據負荷的具體情況計算出總降壓變電所的功率因數，通過查表計算出達到供電部門要求數值所需補償的無功率。

（4）工程配電設計中要考慮二次諧波危害的防護。二次諧波隔離成功與否，直接影響工廠設備的可靠性及稼動率。

結語：

綜上所述，現代化生產工廠正逐步由工業3.0邁步到工業4.0的智能化生產，電能除了擁有動力屬性外，更多的是控制屬性，其供電的電能質量直接關乎生產的效率、質量、安全。因此通過對供配電系統的優化設計、不斷完善，盡可能提高電能的可靠性，是未來發展方向。

參考文獻：

[1]《供配電系統設計規范》GB50052-2009

[2]《低壓配電設計規范》GB50054-2011

[3]《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010

[4]《建筑設計防火規范》GB50016-2014

[5]胡玉霞：淺論諧波污染與治理;（2010）