淺析工廠電力工程自動化

趙朋

摘要：工廠電氣工程自動化已經(jīng)是大勢所趨，電力系統(tǒng)一個重要的組成部分就是供配電系統(tǒng)，供配電系統(tǒng)包括電力系統(tǒng)中區(qū)域變電站和用戶變電站，涉及到電力系統(tǒng)電能的配電和用電兩個環(huán)節(jié)。但是供配電直接面向使用者以及用電設(shè)備，雖然在運行特點和要求上與電力系統(tǒng)基本相同，但是它的安全性更為重要。工廠電氣工程的電氣設(shè)計中，需要講究設(shè)計的可操作性、延續(xù)性、系統(tǒng)性和整體協(xié)調(diào)性。通過理論和實踐相結(jié)合，提高分析問題和解決問題的能力；學(xué)會使用規(guī)范及有關(guān)的設(shè)計資料，掌握設(shè)計的基本方法。

關(guān)鍵詞：供配電系統(tǒng) 電氣工程 設(shè)計 變電站 理論 節(jié)能

1 電氣工程概述

電力資源是支持國民經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的一種寶貴能源，電能的生產(chǎn)、傳輸、儲存高效、潔凈，它在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ罴吧鐣鱾€領(lǐng)域中已獲得了廣泛應(yīng)用。工業(yè)工廠供配電系統(tǒng)是整個工廠生產(chǎn)的動力源泉的命脈，它的正常運行直接影響全廠安全生產(chǎn)。現(xiàn)代大型工廠供配電系統(tǒng)的主接線及運行方式都非常復(fù)雜，各種電器設(shè)備的數(shù)量和種類繁多。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展、科技水平的不斷進步，對電力的需求和要求也必然日益提高。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但在工廠里生產(chǎn)的連續(xù)性強，生產(chǎn)機械集中，對供電質(zhì)量的要求較高。因此對工廠的配電系統(tǒng)進行設(shè)計對工廠的流水線以及它的產(chǎn)品產(chǎn)量是很重要的。某些對供電可靠性要求很高的工廠即使是極短時間的停電，也會引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢，因此在工業(yè)生產(chǎn)中進行工廠負荷計算；確定補償容量，確定車間變電所的型式、數(shù)量；確定車間變壓器的數(shù)量、容量；進行短路電流計算和電氣設(shè)備選擇，畫出該工廠的電氣接線圖是對工廠是極其重要的必不可少的一個過程。分析好工廠供電系統(tǒng)的的設(shè)計工作對于工廠加快發(fā)展具有十分重要的意義。通過設(shè)計，加深對工廠供電的認識，能獨立設(shè)計工廠的電氣主接線，會選擇和校驗電氣設(shè)備，熟悉運用電氣CAD進行電氣圖的繪制。

新配電室在選位置的時候，通過分析符合以及增容的具體情況來明確負荷等級，通過調(diào)整母線所接的負荷來確定系統(tǒng)運行方案以及配電柜的參數(shù)；為了選擇并校驗符合條件的電氣設(shè)備應(yīng)當通過計算負荷、短路電流以及動熱穩(wěn)定校驗計算設(shè)計二次回路，使變電所一次設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、繼電保護和自動裝置、測量和信號回路以及操作電源系統(tǒng)能有效地運行。在優(yōu)化系統(tǒng)的過程中為了節(jié)約能源和資金以降低改造成本，應(yīng)當采取多種方式提高電能的利用率和使用效率并降低線損。在設(shè)計供配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上為了使設(shè)計出的綜合自動化系統(tǒng)符合實際情況，應(yīng)當根據(jù)變配電站實現(xiàn)綜合自動化的現(xiàn)狀從設(shè)計原則、系統(tǒng)配置、結(jié)構(gòu)、功能以及技術(shù)指標等方面入手對變配電室綜合自動化系統(tǒng)進行可行性分析。最后，為了有效地提升變配電室的智能化水平，還應(yīng)對綜合自動化系統(tǒng)進行軟件設(shè)計。

2 電力工程設(shè)計

由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和用戶組成的整體稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)起著生產(chǎn)、分配、輸送和消費電能的作用。要將電能輸送到用戶必須經(jīng)過電力網(wǎng)絡(luò)。電力網(wǎng)絡(luò)可分成110kV以上高壓網(wǎng)絡(luò)、10kV～110kV中壓網(wǎng)絡(luò)、10kV以下低壓網(wǎng)絡(luò)。電力網(wǎng)絡(luò)的電壓等級對系統(tǒng)的運行特性有著重大影響，因此也影響電力系統(tǒng)的設(shè)計。電力網(wǎng)絡(luò)所選定的電壓等級將決定每條饋線的最大長度、最大負荷和接線方式，以及饋線的總條數(shù)和每條饋線上的配電所數(shù)目。電力市場和經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的必然結(jié)果就是供配電的自動化，長期以來，由于供配電建設(shè)缺乏資金、設(shè)備技術(shù)落后以及事故頻繁發(fā)生等原因沒有得到足夠的重視，這些都嚴重地影響了人民的生活和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展。此外，供配電技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)隨著電力市場的建立和發(fā)展凸顯得越來越嚴重，已經(jīng)形成了電力需求與供配電設(shè)施不協(xié)調(diào)的局面。電力隨著國家頒布《電力法》以后作為一種商品進入市場，在接受用戶監(jiān)督和選擇的同時還對電力供應(yīng)中的停電影響追求其責(zé)任。另外，電力經(jīng)營者考慮的主要問題是供配電的可靠性以及電能對高精密技術(shù)和裝備的質(zhì)量要求。工廠供電又稱為工程配電，是指工程所需電能的供應(yīng)和分配。工廠供電系統(tǒng)是由工廠降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路以及用電設(shè)備組成的，它是將電力系統(tǒng)的電能降壓后再分到各個廠房或車間中去。根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質(zhì)、生產(chǎn)工藝對負荷的要求、負荷布局等進行工廠總降壓變電所以及配電系統(tǒng)設(shè)計。其基本內(nèi)容有以下幾方面：進線電壓的選擇，變電所位置的電氣設(shè)計，短路電流的計算及繼電保護，電氣設(shè)備的選擇，車間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量的選擇，防雷接地裝置設(shè)計等。應(yīng)當做好以下工作來確保工廠和生活用電的服務(wù)：第一，安全：在供應(yīng)、分配以及使用電能的過程中不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故；第二，可靠：供電的可靠性應(yīng)當滿足用戶的要求；第三，優(yōu)質(zhì)：電壓以及頻率的質(zhì)量應(yīng)當滿足用戶的要求。第四，經(jīng)濟：盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量，盡量降低供電系統(tǒng)的投資以及運行費用。此外，在供電的工作中為了適應(yīng)社會的發(fā)展，應(yīng)當處理好局部和全部、當前和長遠的關(guān)系，在照顧局部和當前利益的同時還要從全局出發(fā)顧全大局。應(yīng)當有一套完整的保護、監(jiān)視和測量裝置來保證工廠供電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，目前工廠的配電控制系統(tǒng)多采用自動裝置以及計算機技術(shù)。

3 工廠供電設(shè)計的原則

工廠供電設(shè)計的一般原則按照國家標準GB50052-

95《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、GB50053-94《10kV及以下設(shè)計規(guī)范》、GB50054-95《低壓配電設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定，應(yīng)當遵循以下原則進行工廠的供電設(shè)計：第一，必須遵守國家的相關(guān)規(guī)定和標準，執(zhí)行包括節(jié)約能源以及有色金屬等經(jīng)濟政策和有關(guān)方針；第二，安全可靠、先進合理；應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品；第三，以近期為主的同時還要考慮長期發(fā)展，根據(jù)實際情況以及規(guī)模和長期規(guī)劃，處理好近期建設(shè)與長遠發(fā)展的關(guān)系；第四，從全局出發(fā)，按照負荷的性質(zhì)、用電容量以及工程特點和地區(qū)供電條件等確定合理的設(shè)計方案。在整個工廠的設(shè)計中，供電設(shè)計是其重要的組成部分，供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)和發(fā)展。因此，供電工作人員應(yīng)當了解并掌握供電設(shè)計的相關(guān)知識以更好地適應(yīng)設(shè)計工作的需要。

4 電氣工程自動化意義

現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的主要能源和核心動力就是電能。電能的重要性主要體現(xiàn)在實現(xiàn)電氣化生產(chǎn)以后提高了勞動生產(chǎn)率并降低了生產(chǎn)成本，并且有利于生產(chǎn)過程自動化的實現(xiàn)，而不是在產(chǎn)品成本以及投資總額中所占的比例。此外，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，就有可能給工業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的損失。如：產(chǎn)品的大量報廢、重大設(shè)備損壞甚至造成人員的傷亡。不僅給企業(yè)和國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失，更重要的是給家庭帶來了嚴重的傷痛。因此，要想實現(xiàn)工業(yè)的自動化生產(chǎn)以實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化首先要做好工廠的供電工作，此外，做好工廠的供電工作對于國家節(jié)約能源也具有重大的推動作用。隨著改革的不斷深化，經(jīng)濟的迅速發(fā)展。各電力部門對變電所設(shè)計水平的要求將越來越高?，F(xiàn)在所設(shè)計的常規(guī)變電所最突出的問題是設(shè)備落后，結(jié)構(gòu)不合理，占地多，投資大，損耗高，效率低，尤其是在一次開關(guān)和二次設(shè)備造型問題上，基本停留在50-60年代的水平上，從發(fā)展的觀點來看，將越來越不適應(yīng)我國城市和農(nóng)村發(fā)展的要求。國民經(jīng)濟不斷發(fā)展，對電力能源需求也不斷增大，致使變電所數(shù)量增加，電壓等級提高，供電范圍擴大及輸配電容量增大，采用傳統(tǒng)的變電站一次及二次設(shè)備已越來越難以滿足變電站安全及經(jīng)濟運行，少人值班或者無人值班的要求?，F(xiàn)在已經(jīng)大多采用了微機保護。分級保護和常規(guī)保護相比，增加了人機對話功能，自控功能，通信功能和實時時鐘等功能，因此如果通過電力監(jiān)控綜合自動化系統(tǒng)，可以使變電站內(nèi)值班人員或調(diào)度中心的人員及時掌握變電站的運行情況，直接對設(shè)備進行操作，及時了解故障情況，并迅速進行處理，達到供電系統(tǒng)的管理科學(xué)化、規(guī)范化。

5 結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電能需求量越來越大，其中城市用電量更是急劇增加。這就要求提高設(shè)備配套能力：對工業(yè)企業(yè)和一些大型用電設(shè)備，進行電壓升壓，可增加輸電距離，提高輸電能力；減少變壓器數(shù)量，簡化配電系統(tǒng)，提高供電可靠性；縮小電纜截面，節(jié)省有色金屬；降低功率損耗；擴大異步電動機的制造容量。只是由于我國在設(shè)備上還不能全面配套而尚未推廣。廣泛使用配電自動化系統(tǒng)：借助計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對配電網(wǎng)進行離線和在線的智能化監(jiān)控管理。做到保護、運行、管理的自動化，提高運行人員工作效率，增強供配電系統(tǒng)可靠性。

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