浅析工厂电力工程自动化

赵朋

摘要：工厂电气工程自动化已经是大势所趋，电力系统一个重要的组成部分就是供配电系统，供配电系统包括电力系统中区域变电站和用户变电站，涉及到电力系统电能的配电和用电两个环节。但是供配电直接面向使用者以及用电设备，虽然在运行特点和要求上与电力系统基本相同，但是它的安全性更为重要。工厂电气工程的电气设计中，需要讲究设计的可操作性、延续性、系统性和整体协调性。通过理论和实践相结合，提高分析问题和解决问题的能力；学会使用规范及有关的设计资料，掌握设计的基本方法。

关键词：供配电系统 电气工程 设计 变电站 理论 节能

1 电气工程概述

电力资源是支持国民经济发展不可或缺的一种宝贵能源，电能的生产、传输、储存高效、洁净，它在現代工农业生产、人们日常生活及社会各个领域中已获得了广泛应用。工业工厂供配电系统是整个工厂生产的动力源泉的命脉，它的正常运行直接影响全厂安全生产。现代大型工厂供配电系统的主接线及运行方式都非常复杂，各种电器设备的数量和种类繁多。随着经济的快速发展、科技水平的不断进步，对电力的需求和要求也必然日益提高。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但在工厂里生产的连续性强，生产机械集中，对供电质量的要求较高。因此对工厂的配电系统进行设计对工厂的流水线以及它的产品产量是很重要的。某些对供电可靠性要求很高的工厂即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，因此在工业生产中进行工厂负荷计算；确定补偿容量，确定车间变电所的型式、数量；确定车间变压器的数量、容量；进行短路电流计算和电气设备选择，画出该工厂的电气接线图是对工厂是极其重要的必不可少的一个过程。分析好工厂供电系统的的设计工作对于工厂加快发展具有十分重要的意义。通过设计，加深对工厂供电的认识，能独立设计工厂的电气主接线，会选择和校验电气设备，熟悉运用电气CAD进行电气图的绘制。

新配电室在选位置的时候，通过分析符合以及增容的具体情况来明确负荷等级，通过调整母线所接的负荷来确定系统运行方案以及配电柜的参数；为了选择并校验符合条件的电气设备应当通过计算负荷、短路电流以及动热稳定校验计算设计二次回路，使变电所一次设备的控制、调节、继电保护和自动装置、测量和信号回路以及操作电源系统能有效地运行。在优化系统的过程中为了节约能源和资金以降低改造成本，应当采取多种方式提高电能的利用率和使用效率并降低线损。在设计供配电系统的基础上为了使设计出的综合自动化系统符合实际情况，应当根据变配电站实现综合自动化的现状从设计原则、系统配置、结构、功能以及技术指标等方面入手对变配电室综合自动化系统进行可行性分析。最后，为了有效地提升变配电室的智能化水平，还应对综合自动化系统进行软件设计。

2 电力工程设计

由发电厂、变电所、输配电线路和用户组成的整体称为电力系统。电力系统起着生产、分配、输送和消费电能的作用。要将电能输送到用户必须经过电力网络。电力网络可分成110kV以上高压网络、10kV～110kV中压网络、10kV以下低压网络。电力网络的电压等级对系统的运行特性有着重大影响，因此也影响电力系统的设计。电力网络所选定的电压等级将决定每条馈线的最大长度、最大负荷和接线方式，以及馈线的总条数和每条馈线上的配电所数目。电力市场和经济建设发展的必然结果就是供配电的自动化，长期以来，由于供配电建设缺乏资金、设备技术落后以及事故频繁发生等原因没有得到足够的重视，这些都严重地影响了人民的生活和经济建设的发展。此外，供配电技术的薄弱环节随着电力市场的建立和发展凸显得越来越严重，已经形成了电力需求与供配电设施不协调的局面。电力随着国家颁布《电力法》以后作为一种商品进入市场，在接受用户监督和选择的同时还对电力供应中的停电影响追求其责任。另外，电力经营者考虑的主要问题是供配电的可靠性以及电能对高精密技术和装备的质量要求。工厂供电又称为工程配电，是指工程所需电能的供应和分配。工厂供电系统是由工厂降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路以及用电设备组成的，它是将电力系统的电能降压后再分到各个厂房或车间中去。根据各个车间的负荷数量和性质、生产工艺对负荷的要求、负荷布局等进行工厂总降压变电所以及配电系统设计。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择，变电所位置的电气设计，短路电流的计算及继电保护，电气设备的选择，车间变电所位置和变压器数量、容量的选择，防雷接地装置设计等。应当做好以下工作来确保工厂和生活用电的服务：第一，安全：在供应、分配以及使用电能的过程中不应发生人身事故和设备事故；第二，可靠：供电的可靠性应当满足用户的要求；第三，优质：电压以及频率的质量应当满足用户的要求。第四，经济：尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量，尽量降低供电系统的投资以及运行费用。此外，在供电的工作中为了适应社会的发展，应当处理好局部和全部、当前和长远的关系，在照顾局部和当前利益的同时还要从全局出发顾全大局。应当有一套完整的保护、监视和测量装置来保证工厂供电系统的正常运转，目前工厂的配电控制系统多采用自动装置以及计算机技术。

3 工厂供电设计的原则

工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-

95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kV及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，应当遵循以下原则进行工厂的供电设计：第一，必须遵守国家的相关规定和标准，执行包括节约能源以及有色金属等经济政策和有关方针；第二，安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品；第三，以近期为主的同时还要考虑长期发展，根据实际情况以及规模和长期规划，处理好近期建设与长远发展的关系；第四，从全局出发，按照负荷的性质、用电容量以及工程特点和地区供电条件等确定合理的设计方案。在整个工厂的设计中，供电设计是其重要的组成部分，供电设计的质量直接影响到工厂的生产和发展。因此，供电工作人员应当了解并掌握供电设计的相关知识以更好地适应设计工作的需要。

4 电气工程自动化意义

现代化工业发展的主要能源和核心动力就是电能。电能的重要性主要体现在实现电气化生产以后提高了劳动生产率并降低了生产成本，并且有利于生产过程自动化的实现，而不是在产品成本以及投资总额中所占的比例。此外，如果工厂的电能供应突然中断，就有可能给工业生产造成严重的损失。如：产品的大量报废、重大设备损坏甚至造成人员的傷亡。不仅给企业和国家带来巨大的经济损失，更重要的是给家庭带来了严重的伤痛。因此，要想实现工业的自动化生产以实现工业现代化首先要做好工厂的供电工作，此外，做好工厂的供电工作对于国家节约能源也具有重大的推动作用。随着改革的不断深化，经济的迅速发展。各电力部门对变电所设计水平的要求将越来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，基本停留在50-60年代的水平上，从发展的观点来看，将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。国民经济不断发展，对电力能源需求也不断增大，致使变电所数量增加，电压等级提高，供电范围扩大及输配电容量增大，采用传统的变电站一次及二次设备已越来越难以满足变电站安全及经济运行，少人值班或者无人值班的要求。现在已经大多采用了微机保护。分级保护和常规保护相比，增加了人机对话功能，自控功能，通信功能和实时时钟等功能，因此如果通过电力监控综合自动化系统，可以使变电站内值班人员或调度中心的人员及时掌握变电站的运行情况，直接对设备进行操作，及时了解故障情况，并迅速进行处理，达到供电系统的管理科学化、规范化。

5 结束语

随着国民经济的发展，电能需求量越来越大，其中城市用电量更是急剧增加。这就要求提高设备配套能力：对工业企业和一些大型用电设备，进行电压升压，可增加输电距离，提高输电能力；减少变压器数量，简化配电系统，提高供电可靠性；缩小电缆截面，节省有色金属；降低功率损耗；扩大异步电动机的制造容量。只是由于我国在设备上还不能全面配套而尚未推广。广泛使用配电自动化系统：借助计算机技术和网络通信技术，对配电网进行离线和在线的智能化监控管理。做到保护、运行、管理的自动化，提高运行人员工作效率，增强供配电系统可靠性。

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