工业企业供配电及继电保护系统的设计与应用

工业企业供配电及继电保护系统的设计与应用

一、工业企业供配电系统的优化设计要点

1.1用电负荷等级

工业企业的工艺生产连续性较强,如果停产经济损失较大,根据《供配电系统设计规范》(GB50052)和《石油工业企业生产装置电力设计技术规范》(SH3038),特大和大中型工业企业的工艺装置用电负荷属一级或二级负荷,应由两个或两个以上电源供电,两个电源互为备用,一路停止供电时,其他电源仍能满足对整个生产装置的要求;其他辅助配套装置属于三级用电负荷。其中火灾报警系统、消防系统、电泳设备等为一级、二级负荷中的特别重要的负荷,采用不间断电源装置、快速自启动发电装置供电。

1.2计算负荷

工业企业的供配电系统设计过程中,工业企业电气设计一般采用需要系数法或者换算系数法进行负荷计算,以此为基础,保证计算结果的准确性。负荷计算过程中,要求技术人员从全局性角度考虑车间变电所变压器的功率耗损率,求出企业总降压变电所高压侧计算负荷,确定总功率因数,还要列出负荷计算表,从而获得计算数据。不仅如此,还要重视短路电流的计算,选择最适宜的校验电气设备,保证设备运行效率,而后整定计算继电保护设备。值得一提的是,供配电系统短路电流的计算环节,需要在无限容量系统供电的技术上,确保短路计算的准确度,结合系统所提供的短路数据以及参数等,分别进行两相短路电流以及各点三相短路电流求解

1.3确定工业企业供配电电压等级

工业企业的生产过程中,对于电压供应的稳定性要求相对较高,因此,供配电系统设计过程中,根据当地电网条件,企业用电负荷大小和对电源系统的要求,确定进线电源电压等级。

1.4选用适宜的高低压电气设备

设计人员在选择高低压侧设备的过程中,需要做好短路电流的数据计算,而后明确每个回路的实际电压负荷量,与额定值有效对比,从而则选最为适宜的变电所高低压侧电气设备,例如,浪涌保护器、避雷器、隔离开关以及断路器等等,此外设备直接影响变电所等内部运行安全性。这就要求项目罗成后技术人员还要结合实际需求进行调整。运用精准的测验,参考设备材料表以及总降压变电所主结线图等数据,明确设计方案的基本要求。值得一提的是,供配电系统自动装备设计以及继电保护如若发生短路故障,那么供电气量有关的参数值也会发生变化,与系统正常运作状态有所差异,对比两者间的区别,可制定不同的继电保护方案,如若这一过程中的电流有所增加,此时的动作保护将会迅速形成过电流保护,避免使故障范围扩大,带来不必要的经济损失。

1.5总降压变电站、各级变电所的设计要点

根据全厂用电负荷需要容量和负荷等级情况,考虑线路的经济输送容量、进线方便和企业今后的发展等因素,企业内总降压变电站的主变压器数量选择、各级变电所的容量选择、位置确定等,都要从全局性角度进行分析,确定各级电源进线方向,考虑总降压变电站、各级变电所的相关要求,而后明确扩建的实际需求,结合工业企业生产过程中的供配电负荷,将上述信息数据有效整合,引导土建部门与工艺部门之间加强协作、有效交流,以此为基础,确定最为适宜的变压器类型,购置相对应的变压器数量。在设计总降压变电所主接线的过程中,需要明确用电负荷等级、用电负荷量,进线和馈电电压等级,结合主变压器数量以及馈电回路数等,按供电系统主接线、配电装置最终规模的要求进行设计。

1.6对功率因数进行补偿

供配电系统的设计过程中,根据《全国供用电规则》的规定要求电力用户的功率因数不低于0.9,设计需根据实际负荷情况,计算最为适宜的、极具针对性的总降压变电所功率因数,通过查表计算的形式,实现无功率补偿。在此过程中,如工业企业所运用的驱动设备有大型同步电动机,就要求设计师运用定机励磁电流的形式,提供无功功率,从而达到优化功率因数的目的,也可保证供配电系统设计方案的可行性以及科学性,为工业企业的生产提供安全保障。

二、工业企业供配电系统继电保护装置的相关概述

2.1 继电保护装置的价值体现

从实质意义上来说,继电保护装置就是在供配电的系统中,能够实时监控系统运行情况,并且针对已经发现的系统故障,进行切断电路等应急处理,最后向总控制系统发出问题报告以及维修提示的一种现代化保护装置。而从现阶段的工业企业发展现状来看,由于社会对其生产效率和生产质量都提出了更高的要求,因此企业自身也在原有的基础上加大了生产力度与生产的自动化。虽然工业企业的自动化发展趋势能够从根本上提升企业自身的经济利益,但其对于电能的需求也在日渐的增加当中,极易因供配电系统出现故障而导致生产事故。由此可见,在工业企业供配电系统中设计并应用继电保护装置对企业自身实现平稳且全面的发展目标具有决定性的意义。

2.2 继电保护装置的设计要求 

电力系统安装工程是工程建设的重要组成部分,是企业安全生产的基本条件,也是增加企业效益的基本保障。现代化企业的生产模式多采用连续性生产,需要电力系统时刻保持工作状态。一般在电力系统安装过程中会建立备用电源。也就是说在生产过程中,允许电力系统短暂的电力故障发生。如果不能及时恢复电力系统的运转,则会引发生产机器故障,影响生产过程。所以,合理设计和规划电力系统的继电保护系统要与计算机网络控制系统,以保证生产的顺利进行。

三、继电保护和自动装置的设计原则

工业企业电力系统机电保护装置在安装时,是要根据实际情况和工程的具体需要的。在设计的过程中,必须要在电力系统中的电力设备和路线中合理布置短路故障与异常运行的继电保护装置。与此同时,在对电路运行状态和对电路异常运行的监控与提示的设置工作中,一般多采用智能化的电气构件。电力系统的机电系统设置多种多样,功能都各不相同,因此在不同的电路设计的过程中,都应该按照各自电路的实际特征与要求进行合理设计。一般意义上讲,想要在电力系统保护工作中做到没有遗漏,需要做好以下三项方面的工作安排:主保护、后备保护和辅助保护三个层次的继电保护系统。这样的安排设计,可以做到对主电路试下最快速的有效保护。

四、结论

在机电系统安装的过程中,继电系统的安装是整个工程最重要的组成部分。继电系统安装的目的在于能够确保整个电力系统的完整运行和及时排除电路中的线路故障。对电力系统的后期维护做好辅助工作。现阶段从事工业企业管理的工作人员更应将关注的目光放在设计与应用供配电系统继电保护装置上,进而实现在供配电系统中对于各级电路以及核心电路的正常运行的安全保障,从根本上减小因供配电系统出现故障对企业及员工核心利益造成的损害,保证工业企业的生产活动持续进行下去,推动企业经济更好更快发展。

参考文献:

[1]夏成军,谢奕,邱桂华等.可视化地铁供配电系统继电保护整定软件的开发[J].电力系统保护与控制,2011,39(10):116-120. 

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