浅谈电气设计和施工中的问题和解决措施

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工业电气设计中常常会因为各种各样因素的影响，影响化工企业的稳定运行。本文结合化工企业电气设计实际，对化工电气设计中容易出现的问题及原因做详细分析，并在此基础上探讨相应的解决措施，供同行参考借鉴。

工业电气设计涉及冶金、注塑，化工环保，医药食品，市政，非标机械等领域；为加快我们工业大国转变工业强国，提高产能，节能降排，环保零排放，全面深化设计，文明安全施工用电。工业电气显得非常重要，非常迫切，因此本文结合工业电气设计和施工中出现的一些电气问题，现给出一些几点意见，欢迎各位领导批评指正：

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设计原则

（1） 必须准守国家和行业有关标准。

（2）满足使用功能并留有一定裕量。化工电气设计应该以化工厂使用功能，工艺要求，合同为依据，按照配套设备的位置，耗电量，安全等级，防爆等级等决定电路布置。最终系统应按设计要求全面投运，首尾衔接问题连续运行并正点到达。

（3） 操作简单，方便，后期维护费用少。

（4）节约效能。电气设计前途通过综合工艺要求，做出设计方案，综合考虑选择最优方案，既要满足设计又能节约电能。如大功率电机启动运行则要考虑启动电流对电网的影响，一般的需要星三角启动，软启动器或加变频器。

（5）公用工程用电的设计。公用工程包括通风与空调，消防用水，照明（应急照明），临时用电等，辅助于工业工程生产的工程。与各相关专业做好沟通工作，及时落实电气设计任务要求。

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化工企业电气设计中的问题

2.1电气设计必须按照相关规范进行设计。

2.1.1 用电负荷的计算，用电负荷包括参与生产各个电气（电气，阀门，仪表）负荷和公用工程用电负荷。一般的一个生产车间用电设计负荷电流在4000A/380V。重要主控设备需按两路市电供应，一用一备；重要PLC柜体增加UPS装置（Uninterruptible Power System不间断电源）

2.1.2，柜内ABC相线绝缘层分别为黄，绿，红，保护接地绝缘层为黄绿双色，中性线绝缘层为淡蓝色；

2.1.3 电流互感器二次测无开路，电压互感器二次测无短路现象

2.1.4 变频器，PLC等电气元件安装在洁净无尘环境的配电柜内，室内温度宜为10-40℃，且安装排风散热扇。有条件的需加装空调。

2.1.3 临时用电应编写临时用电施工方案。不得乱拉电线。临时用电工程专用的电源中性点直接接地的220V/380V三相四线制低压电力系统，必须负荷下列规定：采用三级配电系统，采用TN-S接零保护系统，采用二级漏电保护系统。

2.2 外部开关量信号宜转变为直流24V信号，防止产生触电事故。

2.3 设定参数，依据图纸和现场对应的实物和产品说明书设定参数，

2.3.1变频器的参数的电机参数需要结合现场电机的铭牌（额定电压，额定电流，额定转速）来设定，启停方式和频率设定方式由设计图纸确定。

2.3.2各种工艺仪表的参数设定。例如:

• 超声波液位计需要结合现场实际液位来标定;
• 涡轮流量计根据压力，管径等标定K系数；
• 明渠流量计要依据现场槽型和流量探头安装高度，最大测量值等设定参数;
• 电导表根据电导探头精度来设定相应参数。

2.4 化工厂用电分为工业电气和建筑电气。

2.4.1建筑电气一般为照明（包括应急照明）和插座(包括空调插座)，防雷，视频监控等，用电负荷小，用电等级为220VAC居多，办公室内为暗埋箱体为PZ30，一般办公楼设计容量380V,600A;

2.4.2工业电气一般为电机，阀门，工艺仪表等，电压等级为10KVAC，380VAC，220VAC,DC24V,其中以220VAC居多，高压10KV柜型有KYN28-12,低压柜柜型有GGD,MNS,GCK,XL-21等，用电量大,一般一个车间设计容量380VAC，5000A。

2.5 电气线管的辐射方式问题。

2.5.1场地允许，电缆过多时优先选择地沟埋设方式；地沟沟底设置坡度5%，每隔20-30米，设置一集水井。

2.5.2线缆多时采用桥架辐射，则考虑电气桥架在气体管道和热力管道下方及液体管道的上方，当不能满足时，应采取防水，隔热措施；线少时则采用导管敷设，金属导管一般采用螺纹连接，连接处两端熔焊焊接保护联结导体。

2.6 生产设备没有接地或接地不可靠

药厂药粉提取生产转移计量包装存储过程中粉尘流动摩擦易产生静电，为易燃易爆车间，柜体为防爆柜体，对接地要求更高。

例药厂洁净区管道的法兰连接处需跨接地线，地线一般为4mm²铜线；钢铁企业则要求电机，阀门底线与配电镀锌导管做好接地，管道法兰处则不用接地连接。储罐，反应釜等静设备一般采用镀锌扁铁搭接焊接。

电源重复接地、防雷接地、弱电接地共用接地极，要求接地电阻R≤4欧,若不符要求须做人工接地极。

2.7 配电室防火设计不当

未对配电室进行防火设计，降低了配电室的安全防火性。此外，配电室防火设计指出：配电室必须设置足够数量的门，但实际工程中并没有做到，比如设计规范要求配电室必须设计两道门，实际只设计了一道门；要求防火泥对电气空洞封堵用，没有设置等等。

2.8 车间宜预留设备检修电源，检修电源采用5孔和3孔工业插座，方便后期设备维修。

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问题分析及解决措施

3.1 专业知识不足

化工企业的电气设计涉及到多个专业的知识，因此设计单位或者参与电气设计施工人员必须具备多个专业的知识，设计人员必须学好电气设计相关规范，同时提升自己的职业素养。

措施：多掌握一些相关专业的知识储备例如：自控PLC编写，工艺PID图。仪表安装位置与测量误差的关系。

3.2 电气设计缺乏项目现场经验

现实电气设计或电气工程师往往有扎实的理论知识，制图能力很强，实际现场能力却较弱，因此项目电气设计不但要有扎实的理论，还要有丰富的项目现场能力。

措施：走出去，多看看现场一切从实际出发；走回来，完善设计和施工总结经验。

3.3 化工企业电气设计需要团队合作

工程设计需要丰富的现场经验做基础，设计人员只具备理论知识是无法成功完成设计的。因为电气设计需要的知识面广，需要工程设计实际经验多，各设计人员分工合作，使电气设计团队一个有机体。

3.4 成立设计班组

统筹协调工艺流程，做电气设计任务节点表。一般前期做好与甲方沟通，设计电气总平面图，抓重点；后期对每一个子分项，车间展开设计，抓细节。

3.5 可借鉴的国外或国内同行先进的宝贵经验

例如：合理使用专业软件，用专用的计算机软件进行电缆统计、敷设电缆走向等提高了电气设计效率；将设计零部件建立电气元器件库（目前常用软件的CAD,EPLN，Matlbla),自控专业有博图，Wincc,Intouch,组态王等。

3.6 施工队专业性强，但看不懂图纸

措施：施工前做好依据图纸，和设计人员图纸会审；设计人员向现场施工班组长进行施工设计交底和安全交底，施工班组长向现场施工人员进行设计交底；项目部进行施工组织设计，制定项目进度计划表；超过一定规模的危大工程需要组织专家会审。保质保量完成任务。

3.7 施工电气人员素质要求

电气施工是特殊工种，必须通过国家有关部门考试，考试合格，持证上岗。

04

结束语

笔者结合多年化工厂设计并多年项目经验，阐述了电气设计遇到的各种问题，总结了一些经验，提高了自己设计水平和单位的设计施工水平。欢迎大家指正。

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参考规范

《供配电系统设计规范》GB 50052-2009

《低压配电设计规范》GB50054-2011

《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011

《国家二级建造师机电工程管理与实务》2020

作者简介

高武：

河北石家庄人，电气工程师，国家二级机电建造师。11年工业电气设计经验，研究方向工业电气设计和智能机器人，已发表多篇专业文章。

李晓辰：

河北石家庄人，电气工程师，8年设备维修经验，4年电气&工业机器人项目导入经验。