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大型工业企业电气设计研究

2021-11-01梁红

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本文以大型工业企业大型厂房的电气设计为例,分析了工业厂房在供配电、照明方式、电气设备选择等方面设计需要注意的问题以及电气设计的节能措施。
       工业企业数目的增多,规模的扩大为我国国民经济的增长做出了巨大的贡献,做好大型工业企业的电气设计,可以保证企业的正常运转,保证企业用电安全。大型工业企业电气设计涉及内容比较多,包括变电所位置的设置和变压器选型、配电设计、照明设计、防雷与接地设计以及消防设计等,是一项十分巨大的工程,需要设计人员在充分了解厂房实际情况的基础上进行,还要考虑安全性与节能技术。

1.大型工业企业电气设计

       1.1 变电所位置的设置和变压器选型

       变电所的位置选择会极大地影响大型工业企业电气设计,因为大型工业企业电气设计的线路众多,为了保证进出线路的方便,同时满足供电压降需求等,需要将变电所设置在负荷中心或者接近负荷中心的位置。厂房内变压器可以选择干式变压器,配电变压器接线组可以分别选择D,Yn11接线组别的变压器。

       1.2 动力配电设计

       大型工业企业厂房配电采用树干式供电,为了减少电压的损失,大多使用封闭母线槽分三段供电。其中,起重机的电源直接引自变电所低压屏,经过放射性供电到达配电箱,然后再到达安全滑触线,如果起重机供电线路的电压损失超过了允许值,就要增加滑触线供电点进行供电。

       1.3 照明配电设计

       大型工业企业的光源以及灯具选择要遵循寿命长、性能高、投资一次性、运行经济性等原则,还要根据厂房的实际环境选择灯具的光色以及色温,并考虑灯具的维护以及厂房电压等条件的影响。大型工业企业一般不适用白炽灯、卤钨灯,其性能太低;而荧光灯一般适用于高度在5m以内的建筑照明,但是大型工业厂房的高度大多在10m以上;无极灯的价格较为昂贵,一次性投资较大,性价比较低,因此较少使用;金属卤化物等能够满足焊接厂房工业照明的各项要求,因此得到了较为广泛的使用。大型工业企业照明灯具功率的选择一般在满足眩光限值的基础上,尽量选择功率较大的照明灯具,可以在一定程度上减少灯具的使用数量,减少工业企业照明配电的一次性投资,也方便维修,能够节省维护成本。

       大型工业企业照明箱供电采用树干式供电方法,由于工业厂房的高度大多在10m以上,所以照明配电的每一跨都要采用两段干线,照明灯具的电源按照就近原则,引自附近的变电所,工业厂房灯具布线一般采取与窗平行的布线方式,能够达到节能的目的。在焊接厂房中得到广泛使用的金属卤化物灯一般会采用节能型电感镇流器进行功率补偿,采用这种补偿办法可以使金属卤化物灯具的照明功率因数保持在0.9以上。

       1.4 防雷与接地设计

       工业企业大型工业厂房电气设计的防雷与接地设计与一般厂房的设计基本相同,均要按照国家防雷与接地设计的相关规范以及文件要求进行施工与设计。如果工业厂房采用钢结构屋面,就可以采用屋面彩钢板做接闪器,彩钢板的厚度要符合《建筑物防雷设计规范》,利用钢屋架、钢柱作为引下线,基础内的钢筋作为接地极,还要进行厂房总等电联结和局部等电位联结。

2.工业企业电气设计中的节能技术

       2.1 选择低损耗、高效率的变压器

       为了减少工业企业能耗,我国早在1983年就发出了“关于停止装用高耗能配电变压器的通知”,S7和SL7型变压器取代了传统变压器,新型的变压器使用新材料,新工艺,与传统变压器相比,具有体积小、重量轻、能耗低等特点,具有很好的节能效果。此后我国又研发了S9系列变压器,取代了S7和SL7型变压器,使节能效果更加明显,随着科学技术的发展,低损耗、高效率的变压器会不断开发出来,大型工业企业电能设计的节能效果就能更加明显。

       2.2 变压器容量的合理选择与经济运行

       选择变压器容量时要根据大型工业厂房负荷量的特点,设备容量的实际需求等,如果工业企业使用的变压器是连续性负荷而且负荷的变化较为平稳,就要按照经济负荷率合理选择变压器容量,如果电负荷量的变化幅度较大时,就要选择

       多台变压器,按照负荷的变化调整运行的变压器数量,以此达到经济运行的目的。

       2.3 改善功率因素

       根据物理学知识可以知道,当有功功率一定的时候,视在功率与负载电流都会随着功率因数的增加而减少,因此提高功率因数就可以提高发电机以及变压器的容量利用率,降低发电机以及变压器的电能损耗,同时还能在一定程度上减少输电线路的电能损耗。因此,为了改善功率因素,电气设计要尽量提高用电设备的自然功率因数,改善设备的运行方式,避免空载运行,还可以使用同步电动机或者移相电容器等进行功率因数的补偿。

       2.4 降低配电线路损耗

       大型工业企业的配电线路总长度十分惊人,电能损耗十分巨大,因此电气设计要在一定程度上加大配电线路的横截面,减少线路的电阻值。

3.消防

       3.1 防火墙、防火卷帘与防火分区

       大型工业企业厂房的消防设计需要在不影响厂房正常工业生产的基础上进行,还要满足工业连续生产的需求以及相关的工艺需求,因此在普通建筑消防中普遍采用的防火墙和防火卷帘设计不是大型工业企业电气设计中消防设计的首选。防火墙和防火卷帘会将整个连贯的工业厂房空间认为地划分为多个防火分区,难以满足工业连贯生产以及相关工艺需求,在生产实践中较难实现,即便使用防火卷帘、防火墙对厂房进行防火分区,也会给以后的使用以及消防检修工作带来不便。

       3.2 自动喷水灭火与防火分区设计分析

       工业企业大型工业厂房消防设计可以采用自动喷水灭火装置,这样的消防设计可以满足消防规范以及设计要求,但是在实际应用中也会存在一定问题,因为工业厂房的高度相对较高,大都在10米以上,但是自动喷水灭火装置适用于8米以下的大空间建筑物,因此可能存在喷水死角,此外,设置自动喷水灭火装置的成本相对较大,因此消防成本高,经济效益不是很好。

       3.3 水幕与防火分区

       独立水幕是大型工业厂房消防设计较为可行的方案,在使用独立水幕分割厂房空间的基础上,在搭配消火栓及灭火器,可以构成较为完备的消防体系。独立水幕的设置要根据厂房实际,设置较为灵活多变,相比于防火墙、防火卷帘分区较为容易实现,相比于设置自动喷水灭火装置较为经济实用,同时也不会对厂房内正常的生产活动产生影响,在实际生产中发挥了较好的消防作用。

       3.4 消防炮与防火分区

       消防炮灭火系统应用到大型工业厂房电气设计的消防设计中是一种创新,这种消防手段以往主要应用在各类易燃易爆的石化企业以及仓库消防中,随着大空间建筑消防设计的需求,消防炮灭火系统很好的在保证建筑空间完全通透性的基础上,起到了良好的消防作用。消防炮灭火系统消防耗水量较大,因此在大型工业厂房外部需要设置消防水池。目前,消防炮灭火系统还没有普遍应用到大型工业企业电气设计的消防设计中,有待于进一步研究与探索。

4.结语

       大型工业企业为我国国民经济的增长做出了很大的贡献,因此必须具有合理的电气设计,为工业企业的正常运作保驾护航。大型工业企业设计要考虑多个问题,包括变电所位置的设置、变压器选型、动力配电设计等。如今,资源短缺已经成为制约世界各国经济增长的重要障碍,我国积极推动经济的可持续发展,倡导节能减排,大型工业企业电气设计具有极大的节能潜力,因此需要不断探索电气设计中的节能技术。
 
责任编辑:程玥
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