基于常见工业厂房电气设计要点分析

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摘要：文章主要结合笔者在某工业厂房的电气设计经验，针对工业厂房电气设计相关要点进行了分析，主要从照明系统、动力配电、防雷接地以及火灾自动报警系统等相关要点进行论述，提出了设计思路及方法，以供大家参考。

关键词：工业厂房电气设计 照明设计

中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：

工业厂房电气设计一般包括照明系统、动力配电、防雷接地，满足场所应设置火灾、自动报警系统的条件时，还应增设火灾自动报警系统的设计。通常做设计时，设计人员要清楚厂房的性质并向业主了解厂房内部动力设施情况，掌握需要配电的动力设备电气参数资料。从而可以进行较为完整和合理的设计。本文主要结合某工程实例，浅谈下工业厂房电气设计的方法。

1工程概况

某工业厂房，地上二层，长89m，宽21m，总高9m，厂房跨度7m，建筑面积3560.02， 结构形式为钢筋混凝土框排架结构，具体操作工种不定，动力设备具体情况不详，故本次动力配电仅预留动力电源。

2 照明系统设计

2.1 照明方式的选择

该厂房层高为4.6m，属于层高较低的厂房，而且对于作业的照度要求不高，宜采用一般照明方式。

2.2 照度标准

根据国家标准 GB50034-2004《建筑照明设计标准》工业建筑一般照明标准值，结合厂房非精细加工的特点。确定本厂房内照度标准值为200lx。

2.3照明配电系统

（1）厂房照 明系统主要采用放射式系统配电。

（2）厂房空间大、布置方式对称，所以照明配电箱摆放时，考虑两点：一是距总配电箱的位置不宜大于20m。二是因厂房大，照明配电箱以区域照明划分，应布置在区域的负荷中心。

（3）在应急照明与普通照明没有条件分别设置配电箱时，即两者共用配电箱时，应在说明里注明“应急照明与普通照明共用配电箱时，应做防火隔离并有明显标识。”

（4）三相配电干线的各相负荷宣分配平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的 115%，最小相负荷不宜超过三相负荷平均值的85%。

2.4 照明线路的敷设方式

本厂房结构形式为钢筋混凝土框排架结构， 照明支线一般采用绝缘铜芯导线穿镀锌钢管沿(或跨) 屋架明敷，插座回路可穿镀锌钢管沿墙或地面暗敷。照明干线采用绝缘铜芯导线穿镀锌钢管线槽沿墙明敷。

3 动力配电设计

3.1 负荷等级及容量

根据本工程各类负荷的重要性和对供电可靠性要求，依据《供配电系统设计规范》 GB50052-2009及《建筑设计防火规范》GB50016-2006，本工程负荷应大部分为三级负荷，一小部分为2级负荷。总计算负荷为：3867kVA。供电电源及电压等级：由厂区10kV 总开关所引来两路10kV电源至车间变电所高压开关室。同时，为了厂房生产工艺的需要和停电可能造成的损失和意外事故，该项目设置了柴油发电机组，作为部分二级负荷的备用电源。

3.2 变配电所

在车间中部南向设置一10kV车间变电所，设有高压关室、低压开关室、变压器室，选用两台干式变压器，变压器压比10KV/0.4kV；接线组别Dyn11；容量为2500kVA，负率77%。

（1）高压供电系统：采用单母线接线方式。

（2）低压供电系统：采用单母线分段方式。两台进线开关与母联开关互为机械电气连锁， 同时只能合两个开关。在平时母联开关断开。本工程低压系统采用 TN-S系统接地形式。

（3）功率补偿：采用低压侧集中补偿，设置无功功率自动补偿柜，补偿后功率因数将达 0.95。

3.3 动力配电系统

（1）10kV 电源进线采用铠装高压聚氯乙烯电缆YJV22-10kV，沿室外电缆沟敷设。高压柜至变压器采用高压聚氯乙烯电缆 YJV-10kV。

（2）变压器至低压配电室低压配电柜采用密集铜母线。

（3）低压配电系统。采用 400/230V 低压供电。该车间电力负荷包括：生产设备负荷、部分区域的空调负荷、厂房的通风负荷照明负荷。

生产负荷：主要集中在车间共有八条生产线，生产线全天运行，在车间内设置8台落地开关柜(向8条生产线供电)，另在其它分车间的生产负荷所设置的动力箱15台；通风负荷动力箱4台；照明箱18台。据甲方提供技术资料及节能手册、工厂与民用配电设计手册：生产线负荷全天运行需用系数取0.9；空压站、照明、空调等Kx取0.7；通风负荷取0.8；其它车间 Kx 取0.3。

（4）由低压配电室放射式供电至各开关柜；动力箱；照明箱。据《2009全国民用建筑工程设计技术措施.电气》，每个低压回路负荷控制在250kW 内，线路长度均小于200m。电缆采用阻燃聚氯乙烯电缆 ZR-VV-1kV/0.75kV。

3.4 动力配电线路的选用

（1）尽量选用电阻率ρ较小的导线，如铜芯导线较好，铝芯线较次。

（2）尽量减少导线铺设长度，在设计中配电线路应尽量走直线，少走弯路。变电所在符合设计规范要求的前提下，尽量靠近负荷中心，以减少供电半径。

（3）增大导线截面。对长期运行负载的电缆截面适当放大一级，不仅有直接的经济效益，而且还有利于线路与保护装置的配合，有利于供电系统的安全运行。供电可靠是一种间接的经济效益，在运行工厂因停电而影响生产时体会最深。另外，适当放大电缆截面为工厂挖潜改造、设备更新增容创造了有利条件。

3.5 动力配电线路的敷设

由于项目负荷为三级，负荷容量较大，配电房如设置在首层的话可以设置电缆沟，如现场环境允许（无腐蚀和爆炸因素），从配电室至现场配电柜可采用金属桥架集中敷设，从现场配电柜至负荷可采用金属线槽和镀锌钢管敷设。

3.6 柴油发电机组的设置

为保证部分取得备用电源困难的二级负荷，本工程设置了柴油发电机组。

（1）机组容量的选择。机组容量与台数应根据应急负荷大小和投入顺序以及单台电动机最大启动容量等因素综合确定。当应急负荷较大时，可采用多机并列运行，机组台数宜为2～4台。当受并列条件限制，可实施分区供电。当用电负荷谐波较大时，应考虑其对发电机的影响。

（2）启动方式。柴油发电机组自启动采用电启动方式，电启动用蓄电池组电压宜为12V或24V；蓄电池组宜靠近启动电机设置，并应防止油、水浸入；应设置整流充电设备。

（3）机房设置。机房的设置是根据机组运行维护、辅助设备布置、进排风以及施工安装等需要，并结合目前封闭式自循环水冷却方式的应急型机组的外廓尺寸进行设置。

4 防雷接地

通过防雷接地的计算，厂房内有小部分区域属于2区环境，确定本厂房属于第二类防雷建筑物，需设置防雷装置，具体的防雷措施按《建筑物防雷设计规范》进行，需要指出的是，防雷接地利用自然接地体，采用框架柱作为引下线，引下线与基础主筋可靠焊接。这样做不仅接地可靠、也减少了投资。

接闪器：厂房屋面采用 0.6mm 厚彩钢板；按《建筑物防雷设计规范》是可以利用其作为接闪器的，但由于屋面上设有采光带将采光板隔开，所以需将屋面彩钢板与钢屋架及檩条组合起来作为接闪器。利用建筑柱中不少于两条大于φ16 的主筋作为引下线。

本次防雷接地系统设计利用基础内钢筋作为接地装置。主要是利用地梁内钢筋焊接形成外缘闭合的环形接地网，网格尺寸不大于20m×20m，无基础梁应处增设40×4规格镀锌扁铁，并与周围地梁内钢筋可靠连通；又因本设计为防雷接地、电气设备保护接地、工作接地等共用联合接地装置，故要求接地电阻值不大于1欧姆，如实测接地网电阻不满足要求，应增加人工接地装置。”

在低压配电间设置总等电位箱，进入建筑物的给排水管、空调管、建筑物的金属结构、总电箱PE线、信息中心接地等均连接到总等电位箱。

5消防系统设计

5.1 火灾自动报警系统设计

根据《建筑设计防火规范》火灾自动报警系统设置条件，本厂房应设置该系统。

（1）火灾自动报警系统的选择。该建筑的保护等级属于三级。因此选择区域报警系统。

（2）火灾探测器的选择与布置。厂房内的探测器以感烟探测器为主，一层顶板梁结构形式为网状式，梁高500mm，梁对探测器保护面积是有影响的，根据规范中的附表，查得一只探测器保护的梁间区域个数为3个。满足此条件后，也需满足保护半径R=5.8m的条件，然后进行探测器的布置，布置要对称和均匀，在楼梯间和库房都应增设感烟探测器。手动火灾报警按钮应设置在出口处，楼梯口和明显便于操作的位置。声光报警器设在楼梯出口处。

（3）火灾自动报警系统供电。厂房内的火灾报警系统应按二级负荷的两回线路要求供电。两回电源线路分别取自配电室低压柜和柴油发电机低压配电室。在最末一级配电箱处自动切换。

5.2 消防联动设计

本厂房同时设置了消防联动系统，当报警系统收到火灾信号并确认后，通过联动控制设备和输出模块发出指令：切除非消防电源及空调电源，关闭空调系统防火阀；启动消防泵；火灾发生后打开排烟口，同时启动排烟风机，但火灾温度上升到280℃时，应自动关闭排烟系统。

6 结束语

总之，工厂供配电设计是一门综合性的科学，由于各地条件不同，各个工程都有其自身特点，这就要求广大设计人员认真研究，设计出切合实际的方案。另外，工业厂房电气设计所涉及的内容较多，但主要体现在照明配电和动力配电部分，同时要重视电气节能设计措施，以实现电力工程可持续的发展。

参考文献

[1]《建筑物防雷设计规范》（2010版）

[2]《2009全国民用建筑工程设计技术措施（电气）》

[3]刘介才.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，2002[3].

[4]陈学阳.建筑节能设计统一技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.