工业企业供配电系统的设计策略分析

工业企业供配电系统的设计策略分析

赵一帆,李帅飞,李燕华,崔旭东

平高集团有限公司 河南省平顶山市 467000

摘要：工业企业供配电系统设计受到企业外部供电电压、内部用电电压和供配电布局等因素的影响，属于馈线设计关键环节，对于电源及电压质量具有重要影响。此次研究首先对工业企业供配电系统进行概述，随后从企业外部供电电压确定、内部用电电压确定以及配变电所位置明确几个方面，提出工业企业供配电系统设计优化策略。旨在通过此次研究明确工业企业供配电系统设计的特点，为系统设计优化提供一定指导，确保工业企业供配电系统稳定安全运行。

关键词：工业企业；供配电系统；设计策略

前言：工业企业供配电系统设计当中，企业外部配电电压以及内部配电电压属于系统设计关键因素，确保电源与配电电压质量至关重要，能够降低设备及配电线路当中电能损失风险，有助于缩减电缆材料使用量。系统设计过程中需要采取多样化有效方法，确保每个链接设计选择最佳化，控制不必要电能损耗及金属材料使用，这对于我国能源节省，降低资源不必要浪费具有重要意义，是促进电力和工业企业健康发展的重要内容。

1.工业企业供配电系统概述

工业企业供配电系统是将电力系统所提供电源经由企业总配电所分配至各个车间配变电所，再经由车间配变电所分配至最终用电设备电气系统。工业企业配变电系统设计属于电气设计重要组成部分[1]。工业企业供配电系统设计当中包含企业外部供电电压、企业内部配电电压以及企业配变电所位置明确等多个环节，以上环节选择是否合理，对于线路电压控制以及供配电电压质量具有至关重要的影响，且有助于减少电能消耗以及线路损耗[2]。工业企业供配电系统设计中需要进行全方位对比分析，确保每个环节设计实现最优化选择，节省电能和电缆，降低不必要浪费，响应国家号召，节约能源和资源。

2.工业企业供配电系统的设计优化策略

2.1外部供电电压确定

电力系统电能是输变电设备与线路传输分配的，电能输送过程中，设备与线路存在一定阻抗作用，在负荷电流流过设备及线路当中时，输送回路当中会形成电压降及电能损耗。在阻抗确定的情况下，电压降与回路当中流过的电流呈成正比关系，电能损耗和电流平方比呈正比关系。适当输送功率能够促进供电电压提升，输送回路当中负荷电流成比例下降，因此，采用较高供电电源电压能够促使输送过程当中电压降低，并促进输送过程中电能损耗下降。若将10kV供电电压提升到35kV，在相同输送容量的前提下，输送过程当中的电能损耗能够下降91.8%[3]。

具体针对工业企业实际情况来分析，选择外部供电电压时需要考量多方面因素，例如企业所在地电网情况、工业企业自身规模、用电负荷性质及容量，还有送电距离等。供配电系统设计过程中，要关注经济价值与技术水平，通过比较分析考量企业中远期发展，明确适合的企业外部供电电压[4]。若存在两种以上外部供电电压选择，在经济技术对比相差较小的情况下，或是企业具备明确中远期发展规划的情况下，应尽量采取较高电压供电，这有助于企业节约能源，对于企业后期长远用电需求的满足具有重要意义。除此之外，工业企业外部供电电压的明确，在确保经济性与合理性的基础上应尽量采取较高供电电压。

2.2企业内部电压确定

大部分情况下，工业企业内部配电电压使用的是高压，内部高压可以确保单一负荷状态下，适当缓解负载电流压力，降低传输功率及传输线损耗。与此同时，长期使用过程当中，内部高压有助于缩短输送距离，控制输送功率。

中低压之间配电电压：国家标准GB50052-2009第5.0.2条明确规定，供电电压大于等于35kV的情况下，用户一级配电电压适宜采取10kV，若6kV用电设备总容量较大，且选取6kV经济合理的状态下，则适宜采用6kV。5.0.3条规定，供电电压大于等于35kV时，若能降低配电级数，且接线简化，经济技术合理，配电电压适宜采用35kV或相应等级电压。我国企业低压配电最常采用的功率是220/380v，这属于始终应用的功率水平。若单纯应用到照明当中或是小型电气设备使用当中，这一功率电压较为适合，等级指数相对较低，应用较为便捷。但若是在大型工矿企业当中，内部存在较多大容量设备，例如水泵或是风扇等，此类设备若仍旧采取380v电压，会在传输电缆规格过大的影响下，使得供电线路出现更多损耗。

实际运行过程当中，若低压范围增加至660v，以上缺陷能够得到显著改善。大型企业内部低压选取660v能够发挥显著优势：首先可以降低功率损耗，由于功率损耗和电流平方比具有直接相关性，两者变化为正相关，因此在低压电压增加之后，配电线路当中电能损耗明显下降。同时，导体电流也随之下降，电力传输距离明显延长。实际数据表明，应用660v电压产生的损耗是原电压损耗的30%左右。在电压增加之后，电流负载与电压降不断减小，此环节当中功率质量明显改善，同时功率距离也显著优化。除此之外，企业内部低压选择660v，也能够更好地节省电缆材料。相同功率条件之下，电压增加会导致电气设备工作电源和使用电缆截面减少，同时有色金属消耗及投资也随之下降。

2.3配变电所位置确定

工业企业供配电系统设计中，总配电所及各个车间配电所位置确定属于重要工作，需要保证使用便捷、节能先进、安全可靠以及减少投资，在此基础上明确整体分配位置和各个车间分配。

我国规范要求及业主要求是选取负荷中心附近，且具备完善道路的位置，作为配变电所位置，接受度和理解度较高。但对于部分工业企业项目而言，在远期规划以及企业决策等多种因素的影响下，部分项目配变电所位置并未选取负荷中心。也有一些工业企业项目忽视负荷中心设立变电站的基本原理，导致出现功耗增加以及电压下降等问题，还会造成供电功率损耗增加、电缆延长的情况，同时有色金属消耗也随之增大，企业供配电直接投资明显增加。

相较于节电降压以及节电而言，工业企业配电站布置会对配电线路产生重要影响。分配开关放置于杆附近会促使分配线减少，线长度能够减少阻抗线，并促进电压降与功率损耗下降，促使金属杂质消耗，减少节省投资。工业企业供配电系统负荷点应尽量靠近负荷中心，同时要确保技术设计以及体系结构和总体规划等均符合布局要求。

结论：综上，工业企业供配电系统设计，对于企业用电需求满足和健康长效发展具有重要影响。目前，部分工业企业配变电系统设计当中，防雷装置以及系统监测和电压系统设计环节当中，均存在一定问题和不足。在工业企业供配电系统设计中，要从外部供电电压确定、企业内部配电电压确定以及配变电所位置确定几个环节出发，不断对系统设计进行完善和优化。供配电设计以及施工企业对于项目建设投资、节能以及后续运维均会产生显著影响，系统设计施工当中需要注意遵守国家和地区规范及行业标准，并满足当地供电部门工作流程以及规划和建设要求，不断利用专业知识促进系统设计计划及细节完善，建设创新且具备经济性和稳定性的电气设计项目，提升供配电系统可靠性、安全性以及适用性。

参考文献：

[1]曾体健，张玉吉，姜浏，等.水电行业工业控制系统网络安全综合防护实践[J].网络空间安全，2022，13(3):63-69.

[2]杨新凯，康钰涛，杜燕.安化公司供电系统存在的问题及改造建议[J].中氮肥，2022(4):62-65.

[3]杨天亮，程宝芳.大型工业企业供配电系统电压稳定性的研究[J].山西冶金，2021，44(6):246-247，284.

[4]段菁菁.冶金企业中供配电系统节能技术改革措施研究[J].中国金属通报，2021(10):173-174.