浅析工厂车间电气设计

摘要： 工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。根据设计工作中的实际经验和运用规范的一些体会，以某一锻工车间为例分析车间电气设计的方法和要点，希望能够对各位电气专业同行有所帮助。

关键词： 工厂配电；变电所；负荷计算；接地防雷

中图分类号：U468文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0720110－01

0 引言

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

1 工厂供电设计的一般原则

按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv

及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：

1）遵守规程、执行政策。

2）安全可靠、先进合理。

3）近期为主、考虑发展。

4）全局出发、统筹兼顾。

下面就本人结合工作实践经验，以某一锻工车间为例的浅析工厂车间的电气设计。

2 锻工车间电气设计

2.1 工程概况

某锻工车间10KV配变电所供电给车间用电，车间内主要为中频加热炉、退火炉及其他一些动力设备，为一般性单层工业厂房，按三级负荷要求供电。厂房采用10kV供电，10kV电源引自热处理车间厂区总变配电所。车间设变电所1处，内设2台1600kVA干式变压器。

2.2 电气负荷计算

电气负荷计算方法有需要系数法，利用系数法，二项式系数法，单位面积功率计算法，单位产品功率计算法等，结合本工程电气设备没有特别突出的大功率设备，安装需要系数法简单易行，在初步设计阶段宜采用此法。

2.3 供配电系统

高压系统-负荷中心高压电源一般引自厂内高压开闭所，故成套变电站现场通常不设计量柜，采用带熔断器的负荷开关或断路器作为进线开关，高压电源一般采用电缆下进、下出，美观方便，直接接至变压器高压接线柱。

此变电所采用户内组合式成套装置，便于做到供电深入负荷中心，以节省投资和降低运行电能损耗。变压器采用SCB10干式变压器，低压柜采用固定分隔式开关柜，功率因数补偿装置采用低压动态可控硅三相无功补偿方式。相邻变压器低压侧设置联络开关，联络开关与主进线开关设置机械和电气联锁。

变配电所的设计面积要足够，给设备尺寸变化及增加柜子提供可能，宁可多2米，不要小200MM，层高考虑梁的高度要留够，考虑到美观，以电缆沟出线为宜。

2.4 照明设计

照明设计应选择合适的照度计算的方法，在AutoCad中某些附加插件可以提供具体的计算方法及公式，非常便捷，一般车间屋顶较高，车间照明采用高光效金属卤素灯，装配车间照明采用高效荧光灯。

2.5 电力配电设计

厂房电力配电一般采用放射式，电缆从总配电柜引出，经电缆桥架引至设备附近，再穿钢管接入配电（控制）箱。车间内安装的刀开关、断路器、控制开关及按钮、操作控制箱等。

具体本工程采用电缆桥架车间内架空敷设，电力选用铜芯阻燃电缆，照明采用铜芯阻燃电线。绝缘电缆和导线的额定电压，不应低于500V。工作中性线的绝缘额定电压应与相线电压相等，并应在同一护套或管子内敷设。单相网络中的相线及中性线均应装设短路保护，并使用双极开关同时切断相线及中性线。

2.6 电缆配线、钢管配线的技术要求

在桥架中明设的铜芯线缆截面，电力须在2.5平方毫米及以上，照明须在2.5平方毫米及以上。所选择的导体允许载流量，不应小于熔断器熔体额定电流的1.25倍，和自动开关长延时过电流脱扣器整定电流的1.25倍。

2.7 防雷设计

按照规范，各类防雷建筑物必须进行外部防雷装置的设计

和内部防雷装置的设计。外部防雷装置可采用人工接闪器、引下线和接地装置，也可利用建筑物的金属构件等自然防雷装置。内部防雷装置一般通过建筑物的等电位联结，采用公共接地系统，对于电子、计算机设备房间，尚应辅以屏蔽系统、合理布线系统、浪涌保护器等措施，即可获得较好的内部防雷效果。

对于本锻工车间，在满足相关规范的前提下，应充分利用建筑物的金属构件作外部防雷装置，这不仅可达到美观、节约投资及省去日常防腐维护，而且对实施等电位联结也非常有利。具体如下：

根据规范计算本工程年预计雷击次数为0.062，属第三类防雷建筑。此厂房为全金属屋面切规格符合防雷金属体要求，故可利用金属屋面作避雷接闪器。金属屋面通过檩条、钢梁与引下线可靠连接成电气通路。厂房屋面利用结构钢柱作引下线，与金属屋面及接地装置焊接成电气通路。

2.8 接地设计

防雷接地、电力设备的保护接地等一般共用统一的接地极，接地电阻按各接地网中要求的最小电阻设置，实测接地电阻不满足要求时，须补打人工接地体，直至满足。

具体到此工程采用-40x4镀锌扁钢沿建筑物四周埋地敷设一周作接地体，埋深1.0m，将各独立基础底板钢筋连接起来，上与防雷引下线焊接。施工中注意镀锌扁钢的大小和镀锌方式必须符合施工规范要求，实际施工中镀锌扁钢有时会出现冷镀锌方式，耐腐蚀性差，达不到设计要求。接地电阻根据规范要求不大于4欧姆。

过电压保护措施：在电源总配电柜内安装电涌保护器（SPD）；接地型式采用TN-S系统，PE线盒N线要严格分开。采用总等电位联结，将建筑物内保护干线、各种金属管道均在进入建筑处就近与总等电位箱联结，所有电气设备的金属外壳应可靠接地，包括照明灯具的金属外壳也要采用接地线可靠接地。

3 结论

本文以锻工车间为例的叙述并分析了工厂车间的电气设计，类似工厂车间的电气设计除与此设计有共性之外，根据厂房性质不同可能还要涉及防爆设计思想，配电盒控制装置选择封闭型，控制电器和仪表应为密闭型，并根据防爆区域来划分保护和防爆等级，同时还要兼顾电器设备的防腐蚀要求，金属桥架和钢管涂刷防腐涂料等。以上仅是自己结合规范和实际应用中的一点体会，呈现出来以与同行交流，欢迎各位同行批评指正。

参考文献：

[1]戴绍基，《工厂供电》，机械工业出版社，2010.

[2]唐志平主编，《工厂供配电》，第一版，2002.