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是大勢所趨，電力系統一個重要的組成部分就是供配電系統，供配電系統包括電力系統中區域變電站和用戶變電站，涉及到電力系統電能的配電和用電兩個環節。但是供配電直接面向使用者以及用電設備，雖然在運行特點和要求上與電力系統基本相同，但是它的安全性更為重要。工廠電氣工程的電氣設計中，需要講究設計的可操作性、延續性、系統性和整體協調性。通過理論和實踐相結合，提高分析問題和解決問題的能力；學會使用規范及有關的設計資料，掌握設計的基本方法。

關鍵詞：供配電系統 電氣工程 設計 變電站 理論 節能

1 電氣工程概述

電力資源是支持國民經濟發展不可或缺的一種寶貴能源，電能的生產、傳輸、儲存高效、潔凈，它在現代工農業生產、人們日常生活及社會各個領域中已獲得了廣泛應用。工業工廠供配電系統是整個工廠生產的動力源泉的命脈，它的正常運行直接影響全廠安全生產。現代大型工廠供配電系統的主接線及運行方式都非常復雜，各種電器設備的數量和種類繁多。隨著經濟的快速發展、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，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但在工廠里生產的連續性強，生產機械集中，對供電質量的要求較高。因此對工廠的配電系統進行設計對工廠的流水線以及它的產品產量是很重要的。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，也會引起重大設備損壞，或引起大量產品報廢，因此在工業生產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、數量；確定車間變壓器的數量、容量；進行短路電流計算和電氣設備選擇，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的的設計工作對于工廠加快發展具有十分重要的意義。通過設計，加深對工廠供電的認識，能獨立設計工廠的電氣主接線，會選擇和校驗電氣設備，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，通過調整母線所接的負荷來確定系統運行方案以及配電柜的參數；為了選擇并校驗符合條件的電氣設備應當通過計算負荷、短路電流以及動熱穩定校驗計算設計二次回路，使變電所一次設備的控制、調節、繼電保護和自動裝置、測量和信號回路以及操作電源系統能有效地運行。在優化系統的過程中為了節約能源和資金以降低改造成本，應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。在設計供配電系統的基礎上為了使設計出的綜合自動化系統符合實際情況，應當根據變配電站實現綜合自動化的現狀從設計原則、系統配置、結構、功能以及技術指標等方面入手對變配電室綜合自動化系統進行可行性分析。最后，為了有效地提升變配電室的智能化水平，還應對綜合自動化系統進行軟件設計。

2 電力工程設計

由發電廠、變電所、輸配電線路和用戶組成的整體稱為電力系統。電力系統起著生產、分配、輸送和消費電能的作用。要將電能輸送到用戶必須經過電力網絡。電力網絡可分成110kV以上高壓網絡、10kV～110kV中壓網絡、10kV以下低壓網絡。電力網絡的電壓等級對系統的運行特性有著重大影響，因此也影響電力系統的設計。電力網絡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，以及饋線的總條數和每條饋線上的配電所數目。電力市場和經濟建設發展的必然結果就是供配電的自動化，長期以來，由于供配電建設缺乏資金、設備技術落后以及事故頻繁發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濟建設的發展。此外，供配電技術的薄弱環節隨著電力市場的建立和發展凸顯得越來越嚴重，已經形成了電力需求與供配電設施不協調的局面。電力隨著國家頒布《電力法》以后作為一種商品進入市場，在接受用戶監督和選擇的同時還對電力供應中的停電影響追求其責任。另外，電力經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和裝備的質量要求。工廠供電又稱為工程配電，是指工程所需電能的供應和分配。工廠供電系統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備組成的，它是將電力系統的電能降壓后再分到各個廠房或車間中去。根據各個車間的負荷數量和性質、生產工藝對負荷的要求、負荷布局等進行工廠總降壓變電所以及配電系統設計。其基本內容有以下幾方面：進線電壓的選擇，變電所位置的電氣設計，短路電流的計算及繼電保護，電氣設備的選擇，車間變電所位置和變壓器數量、容量的選擇，防雷接地裝置設計等。應當做好以下工作來確保工廠和生活用電的服務：第一，安全：在供應、分配以及使用電能的過程中不應發生人身事故和設備事故；第二，可靠：供電的可靠性應當滿足用戶的要求；第三，優質：電壓以及頻率的質量應當滿足用戶的要求。第四，經濟：盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量，盡量降低供電系統的投資以及運行費用。此外，在供電的工作中為了適應社會的發展，應當處理好局部和全部、當前和長遠的關系，在照顧局部和當前利益的同時還要從全局出發顧全大局。應當有一套完整的保護、監視和測量裝置來保證工廠供電系統的正常運轉，目前工廠的配電控制系統多采用自動裝置以及計算機技術。

3 工廠供電設計的原則

工廠供電設計的一般原則按照國家標準GB50052-

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

4 電氣工程自動化意義

現代化工業發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在實現電氣化生產以后提高了勞動生產率并降低了生產成本，并且有利于生產過程自動化的實現，而不是在產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突然中斷，就有可能給工業生產造成嚴重的損失。如：產品的大量報廢、重大設備損壞甚至造成人員的傷亡。不僅給企業和國家帶來巨大的經濟損失，更重要的是給家庭帶來了嚴重的傷痛。因此，要想實現工業的自動化生產以實現工業現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約能源也具有重大的推動作用。隨著改革的不斷深化，經濟的迅速發展。各電力部門對變電所設計水平的要求將越來越高。現在所設計的常規變電所最突出的問題是設備落后，結構不合理，占地多，投資大，損耗高，效率低，尤其是在一次開關和二次設備造型問題上，基本停留在50-60年代的水平上，從發展的觀點來看，將越來越不適應我國城市和農村發展的要求。國民經濟不斷發展，對電力能源需求也不斷增大，致使變電所數量增加，電壓等級提高，供電范圍擴大及輸配電容量增大，采用傳統的變電站一次及二次設備已越來越難以滿足變電站安全及經濟運行，少人值班或者無人值班的要求。現在已經大多采用了微機保護。分級保護和常規保護相比，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控綜合自動化系統，可以使變電站內值班人員或調度中心的人員及時掌握變電站的運行情況，直接對設備進行操作，及時了解故障情況，并迅速進行處理，達到供電系統的管理科學化、規范化。

5 結束語

隨著國民經濟的發展，電能需求量越來越大，其中城市用電量更是急劇增加。這就要求提高設備配套能力：對工業企業和一些大型用電設備，進行電壓升壓，可增加輸電距離，提高輸電能力；減少變壓器數量，簡化配電系統，提高供電可靠性；縮小電纜截面，節省有色金屬；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：借助計算機技術和網絡通信技術，對配電網進行離線和在線的智能化監控管理。做到保護、運行、管理的自動化，提高運行人員工作效率，增強供配電系統可靠性。

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