電力工程施工電氣自動(dòng)化技術(shù)

孫海寬

【摘 要】電力設(shè)備生產(chǎn)安裝是電力系統(tǒng)工作的重中之重，線路敷設(shè)更是工程的首要環(huán)節(jié)，電氣自動(dòng)化也是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學(xué)科。但由于和人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對比較成熟。已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

【關(guān)鍵詞】電力工程施工；電氣自動(dòng)化；技術(shù)研究方向

該專業(yè)培養(yǎng)具有工程技術(shù)基礎(chǔ)知識和相應(yīng)的電氣工程專業(yè)知識，受過電工電子，系統(tǒng)控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的基本訓(xùn)練，具有解決電氣工程技術(shù)分析與控制問題基本能力的高級工程技術(shù)人才。

一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)

（一）電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

現(xiàn)代的電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實(shí)時(shí)計(jì)算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、安全檢測、運(yùn)行工況計(jì)算分析和實(shí)時(shí)控制的功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠(yuǎn)動(dòng)端，位于調(diào)度中心的部分稱為調(diào)度端。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)、自動(dòng)發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動(dòng)電壓與無功控制、負(fù)荷預(yù)測、最優(yōu)機(jī)組開停計(jì)劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復(fù)等程序組成。

（二）變電站自動(dòng)化

電力系統(tǒng)中變電站與輸配電線路是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的主要環(huán)節(jié)。變電站自動(dòng)化的目的是取代人工監(jiān)視和電話人工操作，提高工作效率，擴(kuò)大對變電站的監(jiān)控功能，提高變電站的安全運(yùn)行水平。變電站自動(dòng)化的內(nèi)容就是對站內(nèi)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)視和有效控制，其特點(diǎn)是全微機(jī)化的裝置替代各種常規(guī)電磁式設(shè)備；二次設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化，盡量采用計(jì)算機(jī)電纜或光纖代替電力信號電纜；操作監(jiān)視實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)屏幕化；運(yùn)行管理、記錄統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。變電站自動(dòng)化除了滿足變電站運(yùn)行操作任務(wù)外還作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化不可分割的重要組成部分，是電力生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

（三）發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)（DCS）

發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)（DCS）一般采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由過程控制單元（PCU）、運(yùn)行員工作站（OS）、工程師工作站（ES）和冗余的高速數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）組成。

（四）智能保護(hù)與變電站綜合自動(dòng)化

對電力系統(tǒng)電保護(hù)的新原理進(jìn)行了研究，將國內(nèi)外最新的人工智能、模糊理論、綜合自動(dòng)控制理論、自適應(yīng)理論、網(wǎng)絡(luò)通信、微機(jī)新技術(shù)等應(yīng)用于新型繼電保護(hù)裝置中，使得新型繼電保護(hù)裝置具有智能控制的特點(diǎn)，大大提高電力系統(tǒng)的安全水平。對變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了多年研究，研制的分層分布式變電站綜合自動(dòng)化裝置能夠適用于35～500kV各種電壓等級變電站。微機(jī)保護(hù)領(lǐng)域的研究處于國際領(lǐng)先水平，變電站綜合自動(dòng)化領(lǐng)域的研究已達(dá)到國際先進(jìn)水平。

（五）電力一次設(shè)備智能化

常規(guī)電力一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝地點(diǎn)一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強(qiáng)信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設(shè)備智能化是指一次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實(shí)現(xiàn)，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設(shè)備自帶測量和保護(hù)功能。如常見的“智能化開關(guān)”、“智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。

二、線路敷設(shè)

（一）電纜及其附件的檢查

（二）電纜土建工程

電纜的敷設(shè)方式主要有直埋、電纜溝、電纜排管三種，在施工時(shí)要注意

1.直埋電纜溝開挖

電纜直埋敷設(shè)不需要大量的土建工程施工周期較短是經(jīng)濟(jì)的敷設(shè)方式。

2.電纜溝建設(shè)

電纜溝一般分磚砌溝、混凝土溝，其結(jié)構(gòu)詳見土建施工圖

3.排管建設(shè)

電纜排管是一種比較適用、使用比較廣泛的土建設(shè)施。

（三）電纜敷設(shè)內(nèi)容包括直埋敷設(shè)、預(yù)制電纜溝敷設(shè)、排管敷設(shè)

1.直埋敷設(shè)

2.電纜溝電纜敷設(shè)

3.電纜排管敷設(shè)

4.電纜頭的制作和選型

電纜頭包括電纜終端頭和電纜中間接頭，電纜施工的關(guān)鍵部位就是電纜頭的制作。交聯(lián)電纜終端頭根據(jù)運(yùn)行環(huán)境，有戶內(nèi)和戶外之分，收縮方式有冷縮和熱縮之分。選擇電纜頭時(shí)應(yīng)根據(jù)電纜的型號、規(guī)格，使用環(huán)境及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)綜合考慮確定使用熱縮頭或冷縮頭。從運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看冷縮比熱縮安全運(yùn)行系數(shù)高。

三、高低壓配電設(shè)備安裝

配電柜安裝要求是：配電柜應(yīng)用不可燃材料制作；觸電危險(xiǎn)性小的生產(chǎn)場所和辦公室，可安裝開啟式的配電板；在觸電危險(xiǎn)性大或作業(yè)環(huán)境較差的加工車間、鑄造、鍛造、熱處理、鍋爐房、木工房等場所，應(yīng)安裝封閉式箱柜；在有導(dǎo)電性粉塵或產(chǎn)生易燃易爆氣體的危險(xiǎn)作業(yè)場所，必須安裝密閉式或防爆型的電氣設(shè)施；配電柜各電氣元件、儀表、開關(guān)和線路應(yīng)排列整齊，安裝牢固，操作方便。落地安裝的柜底面應(yīng)高出地面5～10mm；操作手柄中心高度一般為1.2～1.5m；柜前方0.8～1.2m的范圍內(nèi)無障礙物；保護(hù)線連接可靠；柜以外不得有裸帶電體外露；必須裝設(shè)在柜外表面或配電板上的電氣元件，必須有可靠的屏護(hù)。

（一）設(shè)備要求柜（盤）本體外觀檢查應(yīng)無損傷及變形，油漆完整無損。柜（盤）內(nèi)部檢查：電器裝置及元件、絕緣瓷件齊全，無損傷、裂紋等缺陷。

（二）作業(yè)條件配電柜安裝場所土建應(yīng)具備內(nèi)粉刷完成、門窗已裝好的基本條件。預(yù)埋管道及預(yù)埋件均應(yīng)清理好；場地具備運(yùn)輸條件，保持道路平整暢通。

（三）配電箱定位：根據(jù)設(shè)計(jì)要求現(xiàn)場確定配電箱位置以及現(xiàn)場實(shí)際設(shè)備安裝情況，按照箱的外形尺寸進(jìn)行彈線定位。

（四）基礎(chǔ)型鋼安裝、配電柜（盤）安裝

（五）柜（盤）試驗(yàn)調(diào)整、送電運(yùn)行的條件、送電

四、架空電力線路的施工要點(diǎn)

（一）必須線進(jìn)行實(shí)地勘察，詳細(xì)了解現(xiàn)場情況，并盡可能考慮多種設(shè)計(jì)方案。

（二）在可能的條件下，應(yīng)使路徑長度最短、轉(zhuǎn)角少，特殊跨越最少，水文地質(zhì)條件好，投資少。

（三）沿線交通便利，便于施工、運(yùn)行。

（四）線路應(yīng)盡可能避開樹林、綠化區(qū)、防護(hù)林、建筑物、不良地質(zhì)地段、良田、沼澤地、水草地、易積水地、鹽堿地、污染地區(qū)、洪水淹沒的地段和徒坡、滑坡、崩塌、不穩(wěn)定巖堆、泥石流等不良地質(zhì)段等。

（五）線路轉(zhuǎn)角點(diǎn)不宜選在高山頂、深溝、河岸、堤壩、懸崖、徒坡或易被洪水沖刷、淹沒之處。

五、建筑電氣設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計(jì)只包括供電和照明，而今天一般將其設(shè)計(jì)的內(nèi)容形容為強(qiáng)電和弱電。將供電、照明、防雷歸類在強(qiáng)電，而其余部分，如電話、電視、消防和樓宇自控等內(nèi)容統(tǒng)統(tǒng)歸于弱電。這種分類以電壓的高低為依據(jù)，強(qiáng)調(diào)了電氣設(shè)計(jì)中所增加的消防、電訊和自控內(nèi)容與傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容完全不同，容易理解，所以很快被人們所接受。但是，這種按電壓高低進(jìn)行分類的方法并不嚴(yán)謹(jǐn)，如：動(dòng)力設(shè)備的二次控制回路，其電壓可能很低；而消防回路中的聯(lián)動(dòng)也不宜與配電箱完全分割開。又如人防設(shè)計(jì)、防雷設(shè)計(jì)、保安設(shè)計(jì)等功能性設(shè)計(jì)，其內(nèi)容不僅僅是弱電信號的報(bào)警，也包含有動(dòng)力、照明的聯(lián)鎖反應(yīng)。又如防雷接地，強(qiáng)弱電都要求，而且有向等電位聯(lián)結(jié)發(fā)展的趨勢，實(shí)際上又很難分開。如果電氣設(shè)計(jì)僅僅以電壓高低進(jìn)行分工，勢必造成強(qiáng)弱兩個(gè)子工種之間交叉過多，界限不清楚。還可以嘗試一種新的分類方法，就是按功能分類。既然建筑設(shè)計(jì)是為業(yè)主的功能需要服務(wù)的，將滿足某一類需要的相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容放在一起考慮應(yīng)該是合情合理的。建筑電氣設(shè)計(jì)包括變電所電能質(zhì)量提高，生活用電、照明安防、信息通訊

六、結(jié)束語

眾所周知，電力工程施工是民生建設(shè)中不可缺少一部分，電氣自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今世界最活躍、最充滿生機(jī)、最富有開發(fā)前景的綜合性學(xué)科與眾多高新技術(shù)的合成。其應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，隨著我國科技技術(shù)的發(fā)展，電力工程自動(dòng)化技術(shù)也隨之提高。

【參考文獻(xiàn)】

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