標(biāo)準(zhǔn)化廠房供配電設(shè)計(jì)探討

張琦

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，在合理使用土地的前提下，標(biāo)準(zhǔn)化廠房的建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生，成為中小企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的有利平臺(tái)。而標(biāo)準(zhǔn)化廠房設(shè)計(jì)中，如何合理、科學(xué)的完成供配電設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本論述從標(biāo)準(zhǔn)化廠房供配電設(shè)計(jì)出發(fā)，重點(diǎn)分析了廠區(qū)高、低壓配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以某標(biāo)準(zhǔn)化廠房供配電設(shè)計(jì)為例，介紹了供配電系統(tǒng)中的廠區(qū)中心開(kāi)閉所、供配電系統(tǒng)、照明設(shè)計(jì)、防雷及接地系統(tǒng)、消防設(shè)計(jì)、電氣抗震設(shè)計(jì)的具體方案。在加快推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化廠房建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的同時(shí)，合理選用配電設(shè)備、保證用電設(shè)備可靠性、提高電能利用率，才能有效降低能耗，保障工廠安全穩(wěn)定的運(yùn)營(yíng)，最終實(shí)現(xiàn)供配電設(shè)計(jì)的合理性和安全性。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)化廠房；設(shè)計(jì)；中心開(kāi)閉所；供配電

中圖分類(lèi)號(hào)：TU1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1概述

近年來(lái)，隨著越來(lái)越多標(biāo)準(zhǔn)化廠房的建設(shè)、開(kāi)發(fā)及使用，標(biāo)準(zhǔn)化廠房中供配電設(shè)計(jì)的重要性也越來(lái)越高，可靠、合理的電力系統(tǒng)，是安全生產(chǎn)的重要前提，也是生產(chǎn)效率的重要保障[1]。首先，考慮到工業(yè)園區(qū)不同廠房的用電量差異較大，項(xiàng)目交付后廠區(qū)入駐的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較多，為便于工業(yè)園區(qū)運(yùn)營(yíng)部門(mén)和供電部門(mén)的管理，標(biāo)準(zhǔn)化廠房供配電系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是重點(diǎn)問(wèn)題。其次，供電計(jì)費(fèi)采用高供高計(jì)的計(jì)費(fèi)方式，可控性較高，可有效防止用戶(hù)的竊電行為。并且供電部門(mén)只針對(duì)高壓用電客戶(hù)開(kāi)取增值稅專(zhuān)用發(fā)票，租賃方在取得的增值稅專(zhuān)用發(fā)票開(kāi)票日后可去主管?chē)?guó)稅機(jī)關(guān)認(rèn)證并在認(rèn)證當(dāng)月進(jìn)行抵扣處理，為中小企業(yè)租賃方爭(zhēng)取更多的經(jīng)濟(jì)利益。

2標(biāo)準(zhǔn)化廠房供配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1廠區(qū)高壓配電設(shè)計(jì)

（1）廠區(qū)中心開(kāi)閉所的位置應(yīng)深入或者靠近負(fù)荷中心，應(yīng)以線路最短、能耗最低、進(jìn)出線方便為準(zhǔn)則。盡量使供電的輻射距離不超過(guò)300 m，供電半徑一般小于250 m為宜[2]。當(dāng)開(kāi)閉所和廠房變配電室的供電距離大于300 m時(shí)，可能會(huì)造成電壓損失過(guò)大或保護(hù)電器不能保護(hù)線路。

（2）廠區(qū)中心開(kāi)閉所的10 kV電源由市政高接口引進(jìn)，開(kāi)閉所內(nèi)的高壓室設(shè)高壓環(huán)網(wǎng)柜，為廠區(qū)內(nèi)的各廠房饋出10 kV電源進(jìn)線，并考慮發(fā)展的可能性，高壓配電柜預(yù)留有15%的備用位置，各廠房?jī)?nèi)設(shè)配電間一處作為預(yù)留，后期根據(jù)廠區(qū)入住的生產(chǎn)企業(yè)方實(shí)際用途，確定各廠房變壓器的容量，向當(dāng)?shù)毓╇娋謭?bào)裝。開(kāi)閉所內(nèi)的低壓室設(shè)置一臺(tái)公共用電變壓器，為園區(qū)公共照明、換熱站、水泵房等設(shè)備用房供電，低壓配電柜的出線回路宜預(yù)留25%左右的備用位置及備用回路，以便后期增加用電設(shè)備。

2.2廠區(qū)低壓配電設(shè)計(jì)

低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是以人為本，電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行、保障操作人員的人身安全、以及維護(hù)電氣裝置的安全都是安全用電最基本的要求。低壓供電系統(tǒng)電源采用0.4 kV，廠區(qū)的公共用電設(shè)備采用TN-C-S系統(tǒng)，室內(nèi)用電設(shè)備采用TN-S系統(tǒng)，供電形式為放射式。廠房中必然會(huì)用到各種電器設(shè)備，每種電器設(shè)備的接地方式也大不相同。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化廠房來(lái)說(shuō)，每個(gè)廠房中的電氣設(shè)備也不盡相同，應(yīng)提前考慮埋接地連接板，以及其與墻內(nèi)、板內(nèi)或柱內(nèi)主筋焊連且引至基礎(chǔ)接地網(wǎng)[3]。

3某標(biāo)準(zhǔn)化廠房供配電設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1工程概況

以某市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)新材料產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)項(xiàng)目為例，其總用地面積為94 456.66 m2（約141.68畝），總建筑面積50 829 m2。建設(shè)內(nèi)容包括：標(biāo)準(zhǔn)化單層鋼結(jié)構(gòu)廠房6棟，建筑面積45 378 m2（均為地上，屋頂最高處可達(dá)13 m）；附建三層框架結(jié)構(gòu)辦公用房三棟，建筑面積4 383 m2（均為地上）；廠房屋面設(shè)計(jì)為帶采光窗的雙層壓型鋼板復(fù)合保溫屋面，屬于丁類(lèi)廠房。圖1為某市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化廠房。

本工程為某市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)新材料產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)三期項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)和甲方溝通，了解到本項(xiàng)目一期和二期的共性問(wèn)題：第一，廠房租賃方在設(shè)計(jì)階段不能確定，進(jìn)而用電量前期無(wú)法準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，導(dǎo)致所有廠房預(yù)留用電容量基本相同，各廠房單體的進(jìn)線電纜也已預(yù)埋到位，包括廠房?jī)?nèi)配電間的低壓進(jìn)線柜已安裝到位，等到廠房竣工招商，入駐租賃方進(jìn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)，有的廠房用電量預(yù)留偏大，有的廠房已安裝的配電柜不能滿(mǎn)足實(shí)際用電量；第二，廠區(qū)從市政引進(jìn)一路10 kV高壓進(jìn)線，中心變配電室內(nèi)集中設(shè)置變壓器，向各廠房供電均為0.4 kV，當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)只針對(duì)高壓用電客戶(hù)開(kāi)取增值稅專(zhuān)用發(fā)票，建設(shè)方統(tǒng)一向供電部門(mén)繳納電費(fèi)后，再針對(duì)廠區(qū)中的租賃方收取電費(fèi)，租賃方就無(wú)法取得增值稅專(zhuān)用發(fā)票而進(jìn)行抵扣，這樣就不能為中小企業(yè)租賃方爭(zhēng)取更多的經(jīng)濟(jì)利益；第三，根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)建議，高供高計(jì)落實(shí)到每個(gè)廠房，可有效防止用戶(hù)竊電，適當(dāng)減輕電費(fèi)計(jì)量管理方面的工作量，盡可能滿(mǎn)足計(jì)量要求[3]。收集到這些問(wèn)題后，在三期工程設(shè)計(jì)中，供配電方案如下：廠區(qū)中設(shè)一處中心開(kāi)閉所，內(nèi)設(shè)高壓環(huán)網(wǎng)柜，為廠區(qū)中單體各饋出一路10 kV的電源線，10 kV電源線經(jīng)室外電纜溝引至各廠房的配電間，滿(mǎn)足每個(gè)廠房單獨(dú)進(jìn)行高供高計(jì)的要求，待租賃方入場(chǎng)，根據(jù)實(shí)際用電設(shè)備確定變壓器的容量，然后向當(dāng)?shù)毓╇娋謭?bào)裝，這樣設(shè)置的變壓器負(fù)載率最優(yōu)，相對(duì)變壓器的損耗最小。

3.2設(shè)計(jì)分界

（1）高低壓配電系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)為系統(tǒng)主接線及整體構(gòu)架示意，包括變配電所高低壓系統(tǒng)一次接線圖。由城市電網(wǎng)引入本工程的10 kV電源線路及高低壓配電系統(tǒng)由建設(shè)方委托的電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)實(shí)施，本次設(shè)計(jì)包括10 kV電源及分配線路在廠區(qū)室外的路由。

（2）換熱站、弱電機(jī)房等場(chǎng)所設(shè)計(jì)工藝中標(biāo)廠商自帶配電箱（柜）或二次深化設(shè)計(jì)電氣成套箱（柜）由系統(tǒng)中標(biāo)商設(shè)計(jì)實(shí)施，本次設(shè)計(jì)預(yù)留配電箱（柜）及接入電源。

（3）室外景觀亮化系統(tǒng)由專(zhuān)業(yè)廠家深化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)在配電室預(yù)留電源容量及至室外的路由。

（4）抗震支吊架部分根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置，并由專(zhuān)業(yè)公司深化。

（5）市政通信、有線電視外線工程由建設(shè)方委托運(yùn)營(yíng)商實(shí)施，設(shè)計(jì)提供進(jìn)入工程建設(shè)紅線范圍內(nèi)的路徑，保障運(yùn)營(yíng)商機(jī)房、數(shù)據(jù)中心、電信間的弱電線槽路徑。弱電智能化深化設(shè)計(jì)由智能化中標(biāo)方實(shí)施。

3.3供配電系統(tǒng)

3.3.1廠區(qū)中心開(kāi)閉所

本工程廠區(qū)擬由市政引來(lái)一路10 kV電源，在處于廠區(qū)中心位置的3#廠房?jī)?nèi)設(shè)一處中心開(kāi)閉所，內(nèi)設(shè)高壓環(huán)網(wǎng)柜，為其廠區(qū)中所有單體各饋出一路10 kV的電源線，10 kV電源線經(jīng)室外電纜溝引至各廠房，在室外主要分叉路口和各廠房進(jìn)線位置設(shè)電纜井，電纜井至廠房?jī)?nèi)部的配電間預(yù)留穿管。后期根據(jù)廠區(qū)入住的生產(chǎn)企業(yè)方實(shí)際用途，確定各廠房變壓器的容量，而后向當(dāng)?shù)毓╇娋謭?bào)裝，計(jì)費(fèi)方式采用高供高計(jì)。選用一臺(tái)容量為SCB15-160 kVA10/0.4 kV的干式變壓器作為廠區(qū)公共用電部分的電源，包括室外照明、弱電機(jī)房、換熱站、消防設(shè)備等，變壓器負(fù)載率約為70.6%，變電所由甲方委托供電局設(shè)計(jì)。功率因數(shù)采用低壓側(cè)自動(dòng)補(bǔ)償方式，補(bǔ)償后的功率因數(shù)在0.92以上。

3.3.2供電系統(tǒng)

本工程廠區(qū)室外主路段設(shè)置電纜溝，沿電纜溝的各廠房就近設(shè)置配電間，土建施工預(yù)留電纜溝到廠房配電間的高壓電纜穿線管，方便后期穿線。等到生產(chǎn)企業(yè)入駐后，根據(jù)廠房實(shí)際采用的電力設(shè)備確定變壓器容量，再向當(dāng)?shù)毓╇娋謭?bào)裝，對(duì)各廠房?jī)?nèi)的配電系統(tǒng)進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。廠區(qū)內(nèi)的公共用電設(shè)備共用一臺(tái)變壓器，設(shè)置在廠區(qū)中心開(kāi)閉所，計(jì)量方式為高供高計(jì)，低壓母線采用單母線不分段運(yùn)行。

3.3.3照明設(shè)計(jì)

廠房?jī)?nèi)普通照明燈采用150W的LED節(jié)能光源，采取分組智能控制的方式，在人員出入口安裝智能開(kāi)關(guān)。消防應(yīng)急照明采用集中電源集中控制型系統(tǒng)，應(yīng)急照明的疏散照度應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求：疏散走道不低于1 lx；樓梯間不低于5 lx；對(duì)于人員密集場(chǎng)所的樓梯間和前室不低于10 lx；應(yīng)急照明的工作時(shí)間不小于90 min，備用照明的工作時(shí)間不小于180 min。室外照明采用4 m高的庭院燈，光源為48 W大功率白色LED燈，燈桿采用熱鍍鋅噴塑鋼燈桿，燈具光學(xué)部分防護(hù)等級(jí)不低于IP65，燈桿電氣檢修孔部分防護(hù)等級(jí)不低于IP43。室外照明接地系統(tǒng)采用TN-S系統(tǒng)，要求每個(gè)燈桿接地螺栓必須和保護(hù)線可靠連接，線路除首末端進(jìn)行重復(fù)接地外，每個(gè)燈桿均做一次重復(fù)接地，要求接地電阻值不大于10Ω。

3.3.4防雷及接地系統(tǒng)

防雷設(shè)計(jì)首先應(yīng)考慮與建筑主體設(shè)計(jì)相結(jié)合，盡量利用建筑物內(nèi)的導(dǎo)電金屬體，從而做到效益最大化。在保證安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的前提下，以最經(jīng)濟(jì)的投資保證防雷裝置的有效性、盡量體現(xiàn)建筑整體的美觀。經(jīng)過(guò)防雷計(jì)算，本工程中各廠房的防雷設(shè)防均按三類(lèi)措施設(shè)計(jì)，各單體利用鋼結(jié)構(gòu)金屬屋面作為接閃帶，屋面所有金屬件采用-24x4的熱鍍鋅扁鋼與接閃器可靠焊接，利用單體內(nèi)的所有鋼結(jié)構(gòu)柱作引下線。廠房的配電系統(tǒng)采用TN-S形式，總電源的母排（PE線）經(jīng)總等電位聯(lián)結(jié)端子板接地，與廠房的防雷接地共用接地網(wǎng)，并將接地電阻控制在1Ω以?xún)?nèi)，實(shí)測(cè)不滿(mǎn)足時(shí)，增設(shè)人工接地。各廠房的配電間內(nèi)均設(shè)置總等電位接線端子箱，在消控室、衛(wèi)生間、設(shè)備用房等做局部等電位接線端子箱。

3.3.5消防設(shè)計(jì)

本工程的室外消防用水量為20 L/s，依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，本工程中的消防用電負(fù)荷為三級(jí)。本工程采用集中型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)，在廠區(qū)內(nèi)的4#廠房一層設(shè)消防控制室，消控室的門(mén)應(yīng)能直通室外。系統(tǒng)主要包括火災(zāi)探測(cè)器（辦公區(qū)、設(shè)備用房設(shè)置感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器；廠房?jī)?nèi)設(shè)置線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器、點(diǎn)型紅外火焰探測(cè)器）、聲光警報(bào)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕等消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)內(nèi)容。廠房側(cè)窗采用電動(dòng)排煙窗，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，電動(dòng)排煙窗控制器收到消防聯(lián)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)把信號(hào)傳輸給開(kāi)窗器，開(kāi)窗器接收到消防報(bào)警信號(hào)后聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟相應(yīng)的消防排煙窗，完成通風(fēng)排煙的功能；也可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作手動(dòng)控制按鈕，開(kāi)啟電動(dòng)排煙窗。

3.3.6電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）變電所深入負(fù)荷中心，采用三相四線配線方法，單相照明負(fù)荷應(yīng)盡可能均勻平衡到三相負(fù)荷，減少星形點(diǎn)的漂移；從變電所引出的配電線纜采用大干線配電方式減少線損，并合理配電減少配電環(huán)節(jié)。

（2）無(wú)功功率因數(shù)的補(bǔ)償采用集中和分散就地補(bǔ)償相結(jié)合的方式，在變電所低壓側(cè)設(shè)電容器集中補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)不小于0.95。熒光燈等采取就地分散補(bǔ)償措施，不但能降低自身?yè)p耗，而且能提高電網(wǎng)質(zhì)量。

（3）首先，調(diào)整燈具的安裝位置，改進(jìn)安裝方式，調(diào)節(jié)燈具的懸掛高度，避免直射光或者二次反射光，從而杜絕視覺(jué)疲勞[4]；其次，充分利用自然光，按規(guī)范中的照度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燈光調(diào)節(jié)，采用分組設(shè)置手動(dòng)或自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)方式；對(duì)走道和樓梯間這樣的公共區(qū)域，使用帶聲光自動(dòng)控制的節(jié)能延時(shí)開(kāi)關(guān)啟停；室外照明路燈分回路控制，路燈均采用雙光源模式并分別接入兩條開(kāi)關(guān)回路，通過(guò)系統(tǒng)編程實(shí)現(xiàn)全夜燈和半夜燈模式。

（4）盡量減少電氣設(shè)備產(chǎn)品對(duì)環(huán)境影響、控制污染、保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，避免人為浪費(fèi)，為提高電能的管理水平提供技術(shù)手段。

3.3.7電氣抗震設(shè)計(jì)

（1）本工程中的電氣配管及電纜橋架、電纜槽盒均進(jìn)行抗震設(shè)防。

（2）電氣設(shè)備間及電纜管井不設(shè)置在易受震動(dòng)破壞的場(chǎng)所。配電導(dǎo)體宜采用電纜或電線；電纜橋架、電纜槽盒內(nèi)敷設(shè)的纜線在引進(jìn)、引出和轉(zhuǎn)彎處，長(zhǎng)度上應(yīng)留有余量；接地線采取防止地震時(shí)被切斷的措施[5]。

（3）引入建筑物的電氣管路在進(jìn)口處采用柔性線管或采取其他抗震措施；電氣管路不宜穿越且須抗震。

4結(jié)束語(yǔ)

建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化廠房，充分實(shí)現(xiàn)了資源共享，方便了中小企業(yè)的運(yùn)營(yíng)，降低了中小企業(yè)的創(chuàng)業(yè)成本，為中小企業(yè)爭(zhēng)取更多的經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)下廠房建設(shè)的主流趨勢(shì)。在加快推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化廠房建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化廠房的供配電設(shè)計(jì)是重中之重。供電設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足不同企業(yè)的生產(chǎn)需求，以創(chuàng)造更多的價(jià)值。合理選用配電設(shè)備、保證用電設(shè)備可靠性、提高電能利用率，才能有效降低能耗，保障工廠安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]涂煥雨，杜彥楠.工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)的若干思考[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（14）：423-424.

[2]戈鐵柱.工業(yè)廠房供配電設(shè)計(jì)中的問(wèn)題分析[J].三角洲，2014（6）：97-98.

[3]繞艷文，范杏元.高壓供電計(jì)量方式的選擇[J].電測(cè)與儀表，2012（S1）：80-83.

[4]肖嫦.綠色公共建筑電氣設(shè)計(jì)的分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（13）：44.

[5]中國(guó)石油化工集團(tuán)公司.工業(yè)企業(yè)電氣設(shè)備抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50556-2010[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.