工程项目供配电系统的设计和应用

工程项目供配电系统的设计和应用

陈飞

内蒙古民航机场集团有限责任公司   内蒙古呼和浩特市 010000

摘要：电能是维持国民经济发展的重要能源，直接影响到社会的生产生活，对整个国民经济和民生起着重要作用。此外，随着国民经济的快速发展，电作为人们日常生活及工业生产中不可或缺的一项，其供配电系统设计也是一项重要项目。基于此，本文重点论述了工程项目供配电系统的设计和应用。

关键词：工程项目；供配电系统；设计；应用

一、供配电系统

1、含义。供配电系统大致由变电所、高压输电线路、分变电所、低压配电线路、用电设备终端等一系列电能传输及使用过程组成。

2、原则。确定供配电系统的一般原则是：供电可靠性、操作方便、运行安全灵活性、经济合理性、发展可能性。

①供电可靠性。供配电系统供电的可靠性是供配电系统不间断连续的输出电流。在社会经济发展迅速的今天，不仅是工业生产，人们的日常生活也开始离不开电。而且现在已发展成为每时每刻都在用电，这就需供配电系统要不间断连续供电。

②操作方便、运行灵活性。供配电系统的连接线应保证在对居民或工业用电输送正常情况下，若发生事故时检修的方便。因此，在对供配电系统设计时应简化程序和线路的排布。

③经济合理性。在确保供配电系统能安全运行时，供配电系统在设计上应保证其线路清晰简单，减少其投资费用，为国家节省资源。

④发展可能性。在国民经济发展迅速的今天，人们的日常生活和工业生产都离不开用电。家里的家用电器，出行的交通，工作中运用的计算机和工业生产中所用到的机器都需用电，在未来发展道路中，供配电系统也是人们生活中必不可少，所以供配电系统有长远的发展道路。

二、概况

项目所在地地势平坦，年最高气温35℃，最低气温零下5℃，温差变化大。年平均降雨量920mm，最大降雪10cm，最大风速45m/s，平均海拔260m。项目是新、旧生产线共用一个总降变电所，在原有旧变电所基础上，更换新主变压器，配置新的中压柜，最终满足新、旧生产线同时运行生产。

项目总装机容量4.2000kW，电网电源进线提供132kV电压至总降压变电所，总降变电所设计两台主变压器、两组馈电6.6kV主开关柜，满足两条生产线同时运行。电源从两组馈电6.6kV主开关柜引出，在主变电所将电力分散馈电到各车间6.6kV开关柜，然后由车间6.6kV开关柜向各车间电气室送电。最终车间电气室完成中压电能分配、低压配电系统电力分配，以满足工程设备正常生产运行。

整个配电系统的设计负荷计算采用需求系数法，将设备功率乘以需求系数与同时系数，直接求出计算负荷，并根据计算结果合理选择变压器容量、电气设备、电缆。根据短路电流计算，校验高压电气设备及载流导体，满足设备的热稳定性及动稳定性要求，并整定继电保护装置。根据供电部门的要求，对配电系统进行无功补偿，进一步提高系统功率因数。

三、总降压变电所

总降压变电所是工厂供电系统及区域电网之间的连接枢纽。同时对厂内各车间用电量的技术经济指标考核。总降压变电所户外由132kV进线配电装置、两台40MV·A同型号电力变压器、输电电缆、防雷设施等组成；户内部分包括6.6kV中压配电设备、继电保护自动装置、电压调节器、变压器运行监控器、辅助设施等。

总降压变电所设计要点：同一型号的两台变压器并列运行。其中一台通过电压调节器设置为主变压器，主变压器的电压调节器向另一台变压器发送电机构分接位置信号，另一台变压器同步调整，以确保两台变压器电压变化一致。中压限流柜用于保护户内中压配电系统不受过电流影响。尽管中压柜本身具有过电流保护，但断路器的机械保护需很长时间，作为最重要的配电系统，设计时增加了一道安全防线，限流柜中熔断器熔断速度为几十微秒，是断路器的几十倍，能在线路过负荷时，快速切断电路，保护整个配电系统安全。此外，在两组中压馈电线之间设计一个母联柜，两组馈电线可通过母联柜联通，当其中一台变压器发生故障时，母联柜可相互投切，另一台变压器可满足一条生产线的正常生产及另一条生产线所有一二级负荷的正常使用。

总降压变电所技术优势在于通过准确的厂区负荷计算，合理选择主变压器的容量，当两台主变压器单独运行时，能满足变压器经济运行指标。当一台主变压器发生故障时，另一台变压器能满足一条生产线的正常生及另一条生产线所有一二级负荷的正常使用。这两台主变压器互为备用，不仅节省了项目初期投资，而且在不延误生产情况下满足了所有一二级负荷的用电安全。中压限流柜能在过负荷下快速切断配电回路，该设计极大地提高了供配电系统的稳定安全性，节省了项目初期投资，在项目运行中达到了最大的经济效益。

四、车间电气室

车间电气室设计要点：电源从总降压变电所进入车间电气室的中压进线柜，然后通过中压进线柜分配给中压电机及车间变压器，车间变压器降压后，低压配电至电气室内的每个低压配电柜，最后供应至现场用电设备。

由于中压电机功率大，启动电流高，为避免中压电机启动时大电流对配电系统的冲击，采用串联液阻柜及并联就地补偿电容柜的形式。通过液阻柜的机械传动装置，使导电液体中两平行极板的距离逐渐减小到零，使串入电机转子回路的电阻值从最大值逐渐平滑降至零，使电机转速逐渐平滑达到额定转速，从而实现绕线式大中型电动机的重载平滑起动。中压就地补偿电容柜与中压电机并联连接，直接提供负荷所需无功功率，以改善电机的启动及运行性能，提高配电系统的功率因数，降低主变压器的负载，提高电能质量。

该低压配电系统采用放射状配电系统，供电可靠性高，故障后影响范围小，切换操作方便，保护简单，易于自动化控制。低压电容补偿采用自动集中补偿形式，可就地补偿配电网的低压侧，提高变压器有功负荷，降低网损；同时，可灵活部署低压自动投切装置，分组投切运行，自动跟踪低压侧动态无功功率，瞬时补偿无功功率，避免无功功率欠补偿和过补偿现象，确保功率因数控制在合理范围内。设计过程中，应预留10%的备用回路与空间，以便在后期工程项目的实际运行中增加回路。TN-S供电系统用于严格分开工作零线N及专用保护线PE，系统正常运行时，专用保护线上无电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地无电压，因而电气设备的金属外壳接零保护在专用保护线PE上，对人员保护安全可靠。

车间电气室的设计优势：通过技术经济比较，中压电机采用液阻柜和中压就地补偿方式启动，其运行稳定、技术可靠、维护方便，而且降低了初始投资，放射状低压配电系统供电可靠性高，故障后影响范围小，切换操作方便，保护简单，有利于自动化控制，并考虑项目后期长期发展，预留配线回路。

五、应急发电系统

根据工程特点及技术要求，应急供电采用柴油发电机组，电网停电时，为保护篦冷机、回转窑、冷却风机、中控室、重要润滑设备不会因突然停电而停止运行，并确保应急照明系统及火灾消防系统供电。在应急柴油发电系统中，控制器在线监测电网电压，当电网突然停电时，柴油发电机将自动启动，应急电源将通过应急配电系统传输至各车间电气室。配电室应急电源进线采用双电源自动切换开关，当市电停电时，柴油发电机启动，双电源开关自动投切到应急电源回路。当市电恢复供电时，将自动投切到市电回路，以避免两路电源同时并列运行及柴油发电机组的逆向送电。

参考文献：

[1]王俊.建筑供配电系统的设计探讨[J].光源与照明,2021(04).

[2]孙海龙.医疗建筑供配电系统设计探讨[J].智能建筑电气技术,2021(06).

[3]潘国军.工程项目供配电系统的设计和应用[J].电气时代，2022(03).