發布時間：2022-05-16 23:09:16
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的電氣系統設計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
成像變焦系統像面一般保持不變，視場和相對孔徑發生變化，而模擬器變焦系統可根據實際模擬場景的需要對光學特性參數提出要求，例如為了模擬紅外場景的逼近，有一種變焦系統[2]在變焦過程中，視場不變，像高及相對孔徑變化。根據導引頭的測試要求以及導引頭、模擬器在五軸轉臺上的安裝需要，確定光學系統的設計指標(按光路追跡方向)為•工作波段0.65~0.9μm•視場5°×5°；11°×11°•像面尺寸16.5mm(對角線)•F數2.2•入瞳距離600mm•MTF(35lp/mm處)中心視場MTF>0.3；邊緣視場MTF>0.2•畸變<3%從以上參數可以看出，與成像變焦系統不同，為了使模擬器輸出均勻場景，變焦準直光學系統應與導引頭光學系統的光瞳銜接，并保證模擬器在五軸轉臺上安裝。在本設計中，使光學系統的孔徑光闌即系統的入瞳位于鏡組前600mm處來滿足這一要求。
2光學系統設計
2.1結構形式及參數確定
變焦系統[3]有連續變焦系統和切換式變焦系統。模擬器大小視場之間并不要求連續變化，因此考慮采用切換式變焦系統，即在長焦光路中插入一組鏡頭來改變系統的焦距，實現大小視場的轉換，大小視場共用相同的透鏡組可減少透鏡的數量，簡化系統結構。如圖1所示，光學系統由望遠透鏡組、變倍透鏡組、中繼透鏡組、全反射棱鏡組成。光學系統在結構形式上采用二次成像結構[4-5]，目的在于縮小后組透鏡的口徑，減小全反射棱鏡的外形尺寸。按照模擬器的投影方向，中繼透鏡組將像面上的圖像放大，在透鏡組之間產生一個中間像，望遠透鏡組將放大的中間像以平行光投射出去。為了減小模擬器的橫向尺寸，光學系統利用變倍透鏡組的旋進和旋出實現大小視場的切換，在使用大視場時，變倍透鏡組被旋轉進入系統光路，在使用小視場時，變倍透鏡組被旋出系統光路。光學系統的孔徑光闌位于望遠透鏡組前600mm處，大小為Ф60mm，這種結構使軸外光束在第一組透鏡上的投射高很大，第一片透鏡的通光口徑大約在Ф191mm，軸外像差難校正，因此應選取兩片以上的透鏡，由于透鏡口徑大，不宜采用膠合透鏡。中繼透鏡組為一個近距離成像的透鏡組，為了更好地校正像差，可選用孔徑光闌在中間的對稱式結構。考慮到整個系統的總長以及像差平衡，望遠透鏡組的焦距取f1=290mm左右，中繼透鏡組焦距取f2=80mm左右，放大倍率為-0.3倍。
2.2系統優化
系統是在小視場的基礎上實現大視場的轉換，因此首先對小視場進行優化設計，先分別優化望遠透鏡組和中繼透鏡組，再將兩組和進一步優化。為了提高光學系統的像質，可在設計中引入非球面，合理選擇非球面的位置，可有效地校正球差及軸外像差，在中繼透鏡組引入非球面，一方面有利于像散、畸變、以及彗差的校正，另一方面由于透鏡的口徑小，便于非球面的加工和檢測。在望遠透鏡組和中繼透鏡組之間加入變倍透鏡組時，透鏡組的片數和材料根據像差的校正情況來確定。另外在保證變倍透鏡組切換空間的前提下，控制望遠透鏡組和中繼透鏡組之間的距離以減小變倍透鏡的口徑，從而減小旋轉電機的承重。模擬器采用數字微鏡陣列DMD[6]作為圖像生成器件，在光學設計時應考慮光源的導入，系統采用全反射棱鏡實現光源光路的折轉，不僅便于光源位置的調節，而且能使系統結構緊湊。棱鏡相當于玻璃平行平板處于會聚光路中，會產生各種像差，像差的大小取決于玻璃平行平板的折射率和厚度，因此在優化過程中，棱鏡應置于光路中和透鏡組一起消像差。二次成像結構總長較長，因此在優化過程中，應對系統總長加以限制以滿足轉臺對模擬器外形的要求。
2.3全反射棱鏡參數的確定
如圖2(a)所示，全反射棱鏡[7]由兩片棱鏡組成，兩片棱鏡中間有很小的空氣間隙(≤50μm)，由光源發出的光束在棱鏡1界面2上發生全反射，又在棱鏡1界面3上發生折射，被DMD反射后，再次透過棱鏡1的界面2進入光學系統。由于空氣間隙很小，從DMD反射回來的光束經過棱鏡時，光軸會有很小的位移，但不會有角度的偏移。全反射是通過棱鏡1實現，因此棱鏡1的設計比較關鍵，在設計中主要是確定棱鏡1中α角和β角的值。
3設計結果
根據以上思路，利用Zemax軟件進行優化計算，得到如圖3所示的光學系統，望遠透鏡組由4片透鏡組成，中繼透鏡組由兩個單透鏡和兩個膠合透鏡組成，兩組均采用重冕玻璃和重火石玻璃組合消色差；中繼透鏡組采用了2個二次非球面和2個高次非球面進一步校正像差。變倍透鏡組由4片透鏡組成，采用重冕玻璃、重火石玻璃以及火石玻璃組合消色差。望遠透鏡組4片透鏡的通光孔徑較大，在Ф158mm~Ф193mm之間。系統焦距的變化使模擬器實現了兩個視場的轉換，F數保證了測試的能量，入瞳距足以滿足模擬器變焦系統與導引頭光學系統光瞳的匹配以及導引頭的安裝空間，系統總長可保證模擬器在轉臺上的安裝需要。變焦系統長焦和短焦的調制傳遞函數如圖4所示，畸變如圖5示。圖4表明系統在35lp/mm處，長焦時軸上0視場調制傳遞函數為0.65，軸外1.0視場調制傳遞函數大于0.54；短焦時軸上0視場調制傳遞函數為0.53，軸外1.0視場調制傳遞函數大于0.17。系統長焦時像質良好，短焦時弧矢方向調制傳遞函數略差，但也能滿足模擬器的使用要求。由圖5可以看出，系統在中心波長λ0=0.75μm處，長焦時畸變小于0.07%，短焦時畸變小于0.4%，系統畸變小于1%，完全可滿足模擬器對畸變的要求?？紤]光源的大小以及像差的校正，選取棱鏡的厚度d=25mm，將棱鏡置于光路中和透鏡組一起校像差，通過光路追跡，可得到棱鏡1界面3的通光口徑D，再考慮裝夾余量，取D=35mm。在圖2(b)中，由于DMD的偏轉角為24，入射光線在界面3上的折射角i′即為24，棱鏡采用k9玻璃，k9玻璃在中心波長λ0=0.75μm處的折射率n=1.51141087，又知空氣折射率n′=1，由折射率定律得到i=15.61。再由式(4)和式(2)計算得到棱鏡1的＝47.24，β＝31.63。由圖2(b)可知光線在界面2上的入射角θ==47.24，由式(1)計算得臨界角im=41.42，θ＞im，由此可見棱鏡1的角度值完全可以使入射光線實現全反射。
4結論
關鍵詞：電力系統；電氣主接線；配電裝置
隨著社會經濟現代化步伐的加快，電力需求往往供不應求，建立運行穩定安全的電站變的迫在眉睫。變電站是電力系統建立不可缺少的部分，而變電站的電氣系統的安全平穩運行對整個電網的安全運行和發展起著決定性的作用。本文就對110KV變電站的電氣系統設計的具體情況如變電站的組成與各個環節的鏈接方法、主要電氣設備的選擇和出現的問題及解決方案進行詳細闡述。
在整個變電站的電器系統設計中，各個主要部分的鏈接是建立整個電力系統的關鍵所在，電氣化系統的設計可以清晰明確變電站內部變壓器和各種電壓線路以及所需設備的鏈接是否正常，各個部件之間的鏈接是否達到最大限度得的聯系，也可以載明變電站內各種設備之間的鏈接方式和方法。變電站電氣設備主鏈接的設計思路主要是根據變電站的電壓級別和變電站的性質選擇出一套與變電站的電器設備相符合的電器設備鏈接方式。變電站的主鏈接方式的選擇可以直接影響到所處整個電力系統的和變電站的運行安全與否，因此，在實際的工作中，我們要想保證電力系統的平穩安全運行就在做好基本工作意外還需要在一定程度上關注變電站對電氣化設備的選擇以及其他配電設備的的采用，比如想主變壓器的采用設備的性能程度會直接影響到變電站乃至整個電力系統的安全性和經濟性，必須引起重視。
首先、對變電站一次部分電氣設計
由于在我國的農村電網設施以及變電站的設置較為偏少，電站之間的距離較長，對電路的耗損隨之加大，這樣勢必會造成到用戶的的電壓過低的具體情況，在日常的生產生活中這種低電壓肯定會影響到居民的生產生活質量。為了改變在廣大農村存在電力的問題，我們力爭改變目前的現狀，在滿足人民的基本生活的要求后，也要為農業的發展提供便利條件。因此，本論文認為應在我國的農村建立一批小型的變電站，所建立的電站的電壓應保持在110KV，具體的地理位置應選擇在里城市的發展區切交通較為方便的地方。
在建設的變電站電器的一次部分應采取110KV的進電，因為變電站的選址在交通較為方便的區域，所以變壓器應為三相電。對變電站一次部分的電氣設計的主要目的就是選擇接線形式、設備等和對變壓器出現路和繼電的保護等。對電氣的設計我們應以電力供應和傳輸的安全、平穩和低損耗為原則。
1、要根據所帶負荷的程度來選擇變壓器，一般情況下，一次部分的電器設計所涉及的范圍較廣內容很多，另外還要根據不同的電壓低等級和類型性質等進行具體側重點的設計，應根據實際情況具體分析具體操作。
2、在設計過程中需要根據變電站的規模和具體情況進行設計，其中需要注意的是，設計中所選用的主變壓器必須要滿足在輸送過程中隊電容的需求，需根據電力系統的具體規定選擇，再將變壓器的允許負荷能力考慮進去。
3、變電站電氣系統的設計的重要部分是電器主接線，這個應該根據具體的立項方案執行，所應準備多個主接線方案供參考，這主要是根據線路的出入回數、電壓級別、變壓器的臺數等眾多因素的不同設計的方案。對于方案的選擇主接線的要求從技術上和可行性上兩個方面進行論證。首先通過技術手段對所有的設計方案進行甄選，對于那些明顯不合格的設計方案要先去除，接下來再運用具有可靠性的定量分析模型等進行計算比較，選擇在技術上最優的兩道三個主接線方案。對于變電站電氣設備的選擇就必須根據既定的額定電壓和額定電流進行選擇，在根據短路情況出現的條件檢驗他的相關穩定性。
等于允許值。
其次、電氣二次部分的設計
經過我們對于110KV變電站的了解和研究，初步確定變電站電氣二次部分的設計布置和各級電壓的配置裝備，另外就是隨著電氣化自動信息化的發展趨勢，還應該對變電站電氣系統的自動化系統的配置所要求的直流電的數據。我們從以下幾個方面進行著重分析，1、從在電力調度方面來看，我們可以盡可能的借助現代化技術手段對變電站的分布進行遠程控制，并在相關系統的配置運行上裝備相關保護和預防裝置。2、從負荷增長方面來看，我們需要提前講明建立變電站的必須性，在確定前者后我們再根據將要建立變電站的總括和走線方向等方面進行考慮，經過對所能承載的負荷資料盡享詳細分析，以及變電站的安全性和運行性考慮確定電力規格和電站的主接線，最后通過負荷計算出在一定區域內所需要的建立的變電站臺數，以及所要配備的變壓器和電容器等設備的數量和型號等。最后，在依據所擬建變電站的最大持續工作電流量和短路的計算分析結果做出相關保護措施，如：變壓器保護、母線保護、防雷保護等。
另外，就是根據當前施行的電力系統設計要求的規定，設計一個110KV的變電站的電器設備二次部分里繼電保護是電力系統安全平穩運行的一個重要環節和障礙，在本文的變電站電氣系統的設計的繼電保護的設計中我們結合了實踐工作以及當前我國在繼電保護利于的主要問題進行重點研究，對繼電保護的安全及反應靈敏性都采用計算機技術進行監控，使其能夠智能化的處理狀況，對電氣系統進行不要的保護。對于110KV線路的配置保護是采取定段距離保護，在內條線路上都裝置上反應快速，能在故障發生的第一時間切除故障，對去挑變電站的電器設備進行保護的，且性能相對較好的故障錄播裝置系統，已達到對母線進行保護的目的。在電力系統設備中的電力變壓器是整個系統中的重要電氣設備，變壓器的故障對整個供電系統的安全穩定性運行都會造成很嚴重的后果，其次還有變壓器是是相當貴重的設備，所以，我沒一定要根據變壓器的保護對其負荷的電容和電壓進行精確地控制，確保保持良好的運行。
最后、高低壓配電設計
在對高低壓配電的設計上所需用的配電裝置必須滿足在充分考慮經濟性和安全性的基本的要求外，還需對高低電壓等進行負荷等級的評估設計做出相關配電裝置。所謂的一級配電設備是整個變電站的主動力中心，這些設備一起安裝在電力系統的變電站，經此將電力發送給下級的各個配電設備。由于這套設備屬于第一級降壓設備，所對其的電氣參數和電容等數據會要求很高。動力配電柜和電動機控制中心一起構成變電站的二級配電設備，配電柜的使用較為分散，且回路較少的環境，而電動機控制中心則恰恰相反沒適用于較為集中的環境。他們按照以及配電設備的要求將電力分配到相應負荷的二級配電設備。高低壓配電設計的目的是就是將上級的高電壓電能通過高低壓的配電裝置將高壓電轉入低壓電，在配送到下一級電網，這可以對負荷提供了保護監控等作用。最后一個配電設備也叫照明動力配電箱，里總配電中心較遠，小小電容設備。
綜上所述，在對110KV變電站電氣系統的設計我們已經有了較為詳細的方案，但在實際的工作中，我們還需要根基變電站的實際所處的情況和環境進行具體的分析和研究，相信在我國的電力系統不斷發展的大環境下，變電站電氣系統的設計將會更優化，取得令人滿意的系統設計。本文介紹的110KV變電站電氣系統設計的結構、布置、配置等實在長期工作實踐的基礎上得到的體會，望能為電力行業的同仁們參考，所設不足之處還望批評指正。
參考文獻：
[1] 黃純華.工廠供電[M].天津：天津大學出版社，2001.
[2] 水利電力部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊電氣一次部分[Z].1985，12.
關鍵詞：高層樓宇；電氣系統；節能；問題分析；解決路徑
中圖分類號：F407.6 文獻標識碼：A 文章編號：
一、導言
我國高層樓宇建筑電氣系統節能方面現存的一些不合理現狀，我們應結合建筑電氣系統節能基本原則和多年的知識積累和設計工作經驗，從變壓器技術經濟性選擇、降低供配電線路損耗、綠色節能照明、電機拖拽系統變頻調速等方面，采取措施做好高層樓宇建筑電氣系統節能降耗，有效提高電氣系統中電能綜合使用效率，降低建筑電氣綜合能耗，保證高層樓宇建筑中各電氣設備發揮出其優良的電氣性能。
二、高層樓宇建筑電氣系統中存在的問題分析
（一）變壓器存在的節能問題
在通常的情況下，高層樓宇建筑的變壓器以35KV的電壓把電源從城市的變配多當中引入，之后，通過隔層的相應設備以10KV的配電變壓器向各機電設備進行饋電。而隨著之后配電器的運行的時間的不斷延長，所以變壓器的損耗所占用的電量逐步增加，其損耗所占高層樓宇的供電系統損耗的電量的10%以上的時候，應該根據實際具體情況是否考慮是否將其淘汰的問題，因為目前現代的高層樓宇的智能化水平已經達到了比較高的層次，大多數配電變壓器通過一段時間運行之后就已經不再適應和滿足高層樓宇建設和發展的需求。但是，在我國的1990年代以前所修建的高層樓宇當中，有許多目前正在使用的配電電壓器已經超過了20年的老系列配電變壓器，這些配電變壓器具有高損耗的特點，和目前現代社會所推廣的新型的節能配電變壓器相比較來說要多耗出70%以上的電，并且其負載損耗也要高出大約五成以上。加上這些老的設備長期以來都是不合理地進行運行的，嚴重缺乏有效的管理和良好的維護，所以其老化的現象特別嚴重，這就大大增加了變壓器進行運行過程中的綜合能耗總量。同時，在進行供電系統的設計的時候，以及在確定配電變壓器的容量的時候，在一般情況下都認為配電便器是具有負荷能力的，容量應該按照高層樓宇建筑所需要的容量來進行計算符合負載或者接近滿負載來進行選擇。但是，這種一種比較錯誤的已經無法適應時展的選型設計的力量，其錯誤之處在于誤認為變壓器在較長的事件之內處于“滿負荷”運行工況能夠大大提高運行經濟型、節省建筑電氣設計綜合投資成本，但是，實際上受到的效果恰恰相反，殊不知變壓器是一種能量轉換效率超過 95%以上的電氣設備，但是其高效率智能在變壓器處于 50%～60%負載的狀況下才能夠獲得，變壓器能量轉換效率和變壓器負載率之間并不是完全呈現成正比例關系的，所以我們應該從經濟性、技術性、運行高效性等諸多層面，從最大限度發揮變壓器最高效率等視角來考慮問題、分析問題、解決問題，合理地進行變壓器選型設計。與此同時，在進行變壓器選型的過程中，還應當充分考慮變壓器運行環境溫度、運行方式等其他相關因素，防止出現變壓器選型容量過大以及多小等降低變壓器運行可靠性，增大供配電系統的電能損耗。
（二）供配電線路的節能問題
在高層樓宇建筑中，使用各型號的供配電導線電纜不計其數。但是因為供配電線線路較多，其在運行的過程中其所消耗的功功率是非常大的，減少供配電線路損耗是建筑電氣系統節能的主要部分。但是，在一些早期建設的高層樓宇建筑中通常情況下都普遍存在導線截面選型不合理，布線迂回混亂，絕緣老化嚴重等許多問題，導致高層樓宇建筑電氣系統電能浪費特別嚴重。并且，隨著高層樓宇建筑各機電設備系統對電能需求量的不斷增加，就會致使原設計的供配電線路經濟截面和電氣系統運行時實際需求經濟截面間存在嚴重不匹配情況，造成供配電線路長期運行在低效工況狀態，線路損耗大大得到了增加，影響了建筑物內部各個機電設備系統正常運行，并且還較大程度上降低了高層樓宇建筑的綜合服務能力和水平，同時，線路上巨大的電能損耗還能夠給住宅用戶增添額外用電負擔。
（三）照明系統的節能問題
在很多高層樓宇建筑照明系統中，因為傳統設計理念以及設計方案還沒有較好地和現代高層樓宇建筑發展有效地進行接軌，很多樓宇建筑電氣系統中存在照明系統光源燈具類型選擇不合理、匹配性能差、照度設計難以達標和智能節能控制管理水平低、綜合服務差、能耗較大等等許多問題，導致了高層樓宇建筑照明系統無法發揮其應有的良好燈光效果，這不僅導致了很大的電能資源浪費，還嚴重影響了人們正常工作、學習、休息質量。早期的高層樓宇建筑中有很多還依然用白熾燈，十分不利于建筑物長遠節能經濟 的發展。9W 緊湊節能型熒光燈和 60W 白熾燈是具有大致相同光通量。緊湊型熒光燈和白熾燈特性參數比較能夠知道，兩種燈具光通量大致是相同的，1 只緊湊型節能燈具開始投資售價大概是 37 元人民幣，白熾燈為 1 元人民幣，從初始投資來看，白熾燈綜合投資成本要遠遠低于緊湊型節能燈具。然而，從一年的運行費用來看，緊湊型節能燈具經一年運行后，不僅其節能費用收回了燈具前期投資成本，同時還節省了 9.2 元人民幣。而在高層樓宇建筑中，照明燈具的數量是非常巨大的，如果在建筑電氣照明系統中合理選擇節能燈具，所獲得的經濟效益應該是非?？捎^的。
（四）電機拖拽系統的節能問題
電機拖拽系統是現代高層樓宇建筑智能人性化服務水平的重要體現之一，同時還是建筑電氣系統一個較大的電能消耗單元。我們在日常運行維護過程中發現，電機拖拽系統普遍存在著運行方案的設計不合理、需求調度智能分配自動化水平低、綜合維護措施不到位等許多情況，導致建筑電氣系統中的電機拖拽系統長期運行在低效工況區，不僅造成大量的電能浪費，同時還由于電機拖拽系統長期處于不平衡運行工況，大量發熱降低電機系統綜合使用壽命。
（五）日常運行維護管理措施的節能問題
目前，在許多高層樓宇的建筑中還存在非長明燈沒有得到實時控制長期處于運行狀態；辦公室人員的節能意識不強，沒有養成隨手關燈、關風扇、關空調、關電腦等習慣，經常出現電腦、空調、甚至燈具等 24 小時運行情況；空調溫度調節過高或過低，一方面降低了空調系統的舒適性能，另一方面增加了額外大量電能損耗，增加了建筑電氣系統能耗。因此，在日常工作中，培養辦公室、工作人員等的節能降耗意識，并對整個電氣系統實施合理完善的檢修維護，在一定程度上可上海交通大學工程碩士學位論文 高層樓宇建筑電氣節能技術研究以推動建筑電氣節能工作的順利開展。
三、高層樓宇建筑電氣系統節能技術應遵循的原則
（一）適用原則
就是首先要在滿足建筑物內部各機電系統正常運行動力需求和營造良好人工環境必要能源要求的基礎上，根據機電設備對于電力負荷容量、電能綜合質量、以及供電可靠性等方面，來優化高層樓宇建筑供配電系統，促進整個建筑電氣系統中電能資源得到充分合理的利用。
（二）實際原則
在技術性滿足高層樓宇建筑電氣系統需求時，要結合工程實際情況充分考慮實際應用經濟效益，并合理選用先進的節能設備及材料，使在節能過程中增加的投資成本能夠在較短的時間內通過節約電費等手段將其收回，提高整個建筑電氣系統經濟性能。
（三）優化節能性原則
要充分考慮高層樓宇建筑內部的電氣負荷類型、容量、以及用電等級等因素，并采取相應技術措施減少或消除與發揮高層樓宇構建物功能無關的電能消耗，比如：通過控制系統優化降低電氣設備自身電能浪費；通過綜合布線優化方式建設供配電線路上的電能消耗；通過變頻調速提高電機拖動系統綜合運行效率等，這些是建筑電氣系統節能主要切入點。建筑照明系統節能設計應遵循綠色節能照明要求，即高層樓宇建筑物綠色照明并不只關心照明節能方面，還應從有益于提高人們實際生產、工作、學習效率、以及生活質量等方面進行充分考慮。因此，建筑電氣系統節能技術研究應始終貫徹以人為本、經濟舒適、科學合理、技術經濟、節能降耗、以及綠色環保等原則。
四、高層樓宇建筑電氣系統節能技術方案
（一）配電變壓器節能技術方案的總體思路
配電變壓器節能經濟運行方式的優化分析研究，可以從變壓器運行有功功率損耗最小、無功功率損耗最小、以及綜合運行功率損耗最小三種組合進行討論。如要求從節約有功電量為主角度入手進行變壓器節能經濟運行方式研究時，則應按變壓器有功功率經濟運行方式進行優化比較分析；如要求從提高變壓器運行功率因數為主角度入手進行變壓器節能經濟運行方式研究時，則應按變壓器無功功率經濟運行方式進行優化比較分析；如需要兼顧兩者或以降低供配電系統網損為主角度入手進行變壓器節能經濟運行方式研究時，則應按變壓器綜合功率經濟運行方式進行優化比較分析。高層樓宇建筑電氣系統節能不僅要考慮有功功率節能方面，同時還要考慮無功功率節能特性，因此，在進行變壓器節能經濟運行方式優化分析比較時，選擇兼顧有功功率和無功功率兩者的供配電系統網損最小的節能經濟運行模式。
變壓器空載運行只能夠和功率損耗的計算公式為：。
（二）確定變壓器間負載經濟分配
由于高層樓宇建筑通常是由幾臺變壓器同時分列運行供電，即在建筑電氣系統中變壓器有功功率和無功功率總損耗為所有變壓器損耗的總和。從大量文獻資料和實際設計工作經驗可知，在建筑物內部用電負荷總量不變，且變壓器運行方式也處于不變條件下，變壓器間負載量的分配不同其變壓器系統總有功損耗和無功損耗也會有很大差別。因此，在多臺變壓器單獨運行或并列運行模式下，需要對變壓器間的總負載進行經濟分配，從而使各變壓器均運行在最優工況條件下，使變壓器總有功功率損耗和無功功率損耗降到系統最低值，達到節能降耗的目。
（三）保持配電變壓器三相負荷實時平衡
當配電變壓器三相負荷處于不平衡狀態時，就會造成變壓器三相壓差過大，從而產生負序電壓，導致供配電系統電壓發生波動，影響電壓質量和供配電系統安全可靠運行。由于變壓器某相繞組中負荷電流過大，就會導致該繞組的銅損增大，增大變壓器損耗；負荷三相不平衡還會造成變壓器內部磁路發生不平衡，從而形成大量的漏磁通，且在流經銅皮、變壓器鐵心夾件等部件，就會發生發熱現象，增大變壓器內部雜散損耗。因此，在高層樓宇建筑電氣系統設計、施工、以及后期運行維護過程中，應該對電力負荷進行充分統計分析，設計出高效經濟合理的供配電系統布線方案，并采取先進的技術手段措施，保持變壓器運行時其三相負荷長期處于近似平衡工況；變壓器選擇應盡量選在負荷中心位置。并在后期運行維護過程中通過監控系統實時監測供配電系統電壓水平，并對不合理運行工況進行及時調整；對于高層樓宇建筑中的大容量單相電氣設備，應設專用單相變壓器，并直接接在供配電系統的高壓網絡上；同時采取相應無功補償及消諧裝置，提高供配電系統功率因素，保證高層樓宇建筑電氣供配電系統安全穩定、節能經濟的高下運行。
（四）選用新型節能變壓器
從大量實際工作經驗來看，當配電變壓器運行過程中其過電壓水平達到額定電壓值 5%時，其內部鐵損量將會增加到 15%；而當配電變壓器的過電壓水平達到額定電壓值的 10%運行，其內部鐵損量則會急劇增高到額定時的 50%以上，且變壓器內部空載電流值也會大幅度增加，從而增大了供配電系統中的無功損耗總量。因此，選用新型節能配電變壓器對提高建筑電氣系統電能使用效率具有非常大的工程實際意義。自動調壓器是一種可以自動跟蹤供配電系統中輸入電壓值的變化（主要由電力系統中負載波動引起）值而通過內部電壓的自動調節，保證整個電壓輸出穩定。自動調壓器實際就是一個恒定輸出的三相自耦變壓器，它可以在供配電系統電壓處于 20%波動范圍內，利用內部相應控制器對整個電壓進行動態調節，保證其輸出電壓的恒定，從而有效提高供配電系統的供電電能質量水平，保證建筑電氣系統高效穩定的運行，達到節能降耗的目的。
（五）供配電線路節能技術方案
在進行高層樓宇建筑電氣系統設計時，應該根據建筑物內部機電設備負荷容量及分布、供電距離、機電設備特性等因素，進行科學合理布線。整個供配電系統結構應盡量簡單清晰可靠，且各機電設備系統配電級數不宜超過三級。供配電線路是整個高層樓宇建筑電能輸送直接載體，其動力干線、支線等線路是一個錯綜復雜的交叉性互聯網絡，其總長度較長，通常在數萬米甚至幾十萬米以上，線路上電能總損耗量相當大，所以供電線路節能技術方案研究也是建筑電氣系統節能研究的一個重點。
（1）合理選用導線類型
從技術經濟性角度出發，選用電導率較小的新型材質導線。在工程實際應用中發現銅芯電纜傳輸電能效率最佳，但由于銅的成本較高，因此在進行線路布線方案設計時，要充分結合節約用銅，經濟實惠原則。對于負荷容量較大的一類、二類建筑中應選用銅導線，而對于三類或負荷量較小的其它建筑物中宜選用鋁芯導線，以提高其經濟性能。
（2）減少輸電線路長度
在進行變配電所選址規劃設計時，應盡量將其設置在靠近負荷中心位置，且變配電所的低壓配電室應盡量靠近建筑物強電豎井部位，以縮短饋電線路的供電距離，減少線路中電能損耗，達到節能降耗的目的。
（3）增大線纜截面
在高層樓宇建筑電氣系統設計時，不可避免的會出現某些機電設備距離饋電系統較遠的情況，這樣在進行較遠線路選型設計時，除了要滿足線路基本載流量、動熱穩定、電壓降、以及保護配合需要等基本功能條件下，應可根據工程實際情況選擇大一級線纜截面，從而減少線路損耗。從大量工程實際數據來看，當饋電線纜的截面小于 70m時，如果其饋線線路總長度超過 100m，增加饋電線路一級線纜截面可以達到很好的節能經濟效果。
（4）采取就地無功補償措施
高層樓宇建筑電氣系統中，如果向供電點較遠且無功功率需求較大的電氣設備供電時，除了采取上述措施外，還應采用就地無功補償措施以減少線路上相應無功傳輸損耗，保證電氣設備高效穩定的運行，到達節能降耗的目的。
參考文獻：
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關鍵詞:變電站設計;電氣接地;接地電阻;導體
中圖分類號:TM862文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)04-0031-02
變電站的接地系統是維護電力系統安全、可靠運行,保障運行人員和電氣設備安全的根本保證和重要措施。近年來,隨著電力系統的發展,故障時經地網流散的電流越來越大,故障時地網的電位也隨之升高,由于接地措施的缺陷而造成的事故也屢有發生,給運行人員和檢修人員的安全帶來威脅,同時使一次設備的絕緣遭到破壞,進而擴大事故,給企業帶來巨大的經濟損失和不良的社會影響。
本論文主要對變電站電氣接地技術展開分析討論,以期獲得可靠的電氣接地技術的相關方法及經驗,并和廣大同行分享。
一、電氣接地技術概述
接地網作為變電站交直流設備接地及防雷保護接地,對系統的安全運行起著重要的作用。由于接地網作為隱性工程容易被人忽視,往往只注意最后的接地電阻的測量結果。隨著電力系統電壓等級的升高及容量的增加,接地不良引起的事故擴大問題屢有發生。因此,接地問題越來越受到重視。接地的實質是控制變電站發生接地短路時,故障點地電位的升高,因為接地主要是為了設備及人身的安全,起作用的是電位而不是電阻,接地電阻是衡量地網合格的一個重要參數,但不是唯一的參數。
隨著電力系統容量的不斷增大,一般情況下單相短路電流值較大。在有效接地系統中單相接地時的短路電流一般都超過4kA,而大部分變電所接地電阻又很難做到0.5Ω。因此,從安全運行的角度出發,不管在什么情況下,都應該驗算地網的接觸電勢和跨步電壓,必要時應采取防止高電位外引的隔離措施,這也是我國目前變電站電氣接地設計所最常采用的方法。
二、變電站超高電壓接地系統設計
(一)入地短路電流
Imax是考慮到換流站長期發展規劃時的最大接地短路電流,取值為50kA。
In為發生最大接地短路時,流往變電所主變壓器中性點的短路電流。當變壓器只有1個中性點,發生所內接地時,In=30%Imax,有2個中性點時,約等于50%Imax。這里假定換流站新建工程是為變壓器1個中性點接地,所以發生所內接地時,取In=30%Imax=15kA。
Ke1為短路時,與變電所接地網相連的所有避雷線的分流系數,Ke1應由避雷線的出線回路數確定,出線為1路時,取0.15,2路時取0.28,3路時取0.38,4路時取0.47,5路以上時取0.5～0.58,且應根據出線所跨走廊的分流效果做出相應的增減。這里我們假定避雷線出線回路為2,故Ke1=0.28。
Ke2為所外接地時,避雷線向兩側的分流系數,一般取0.18,這僅適于變電所內有變壓器中性點接地的所外接地。
經過公式計算:
I=(Imax-In)(1-Ke1)=(50-15)(1-0.28)≈25.2(kA) (1)
I=In(1-Ke2)=15(1-0.18)=12.3(kA)(2)
比較上述兩式,可以得出(1)式的計算結果明顯大于(2)式,故取(1)式的計算結果,在乘以發展系數1.2,得出入地電流為I=30.2kA。
(二)接地網面積選擇
取土壤電阻率為500Ω•m,接地網埋深為0.6m,網格間距為10m,導體等值半徑為0.02m,水平接地網面積從100×100m2逐漸增加到600×600m2。隨著接地網面積的增加接地電阻值在不斷減少。在200×200m2以后,接地網面積的增加對接地電阻值的降低影響有所減少,這是因為面積增大后,各水平導體之間屏蔽作用增加,對電流的散流有抑制作用,面積越大,屏蔽、抑制作用越明顯。
(三)接地電阻
換流站的最大入地短路電流為30.2kA。根據我國電力行業接地規程的規定:有效接地和低電阻接地系統中發電廠、變電站接地裝置的接地電阻R一般情況下應滿足R
我國電力行業接地規程中還規定:接地裝置的接地電阻不符合R
變電站的接地必須與二次系統的安全結合起來考慮,在二者之間求得一個較好的平衡。系統正常工作時地網電位接近于零,而故障時流過地網的電流將在地網接地電阻上產生壓降,即地電位升高。如不考慮短路時二次電纜芯線上的感應電位,短路時二次電纜承受的電位差即為地電位升高,該電位差施加在二次電纜的絕緣上,因此地電位升高直接決定于二次電纜的交流絕緣耐壓及二次設備的交流絕緣耐壓值。綜合各方面的因素,如果能夠處理通信線的高電位引出問題,變電站的地電位升高取5kV是可行的。
將地電位升提高到5kV,如果換流站的最大入地短路電流為30.2kA,換流站對應接地電阻R應小于0.165344Ω。
(四)接地導體截面積
接地導體截面一般根據熱穩定性來確定,通過接地導體的電流最大的情況一般發生在母線單相接地短路故障時,換流站最大單相接地短路電流為50kA,根據我國電力行業標準《交流電氣裝置的接地》的計算公式有:
S≥ (3)
上式中, S為接地線最小截面,mm2;
IF為流過短路線的短路電流穩定值,A(根據系統5至10年的發展規劃,按系統最大運行方式確定);
C為接地線材料的穩定系數,根據材料的種類、性能及最高允許溫度和短路前地線的初始溫度確定(鋼導體K取70,銅導體K取210,鋁導體K取120);
tj為短路等效持續的時間,單位為s。
式中,取IF=50000A,tj=0.355,如果材料采用鋼材時,C取65,可以得出最小截面積S:S≥455mm2;根據(IEEEStd665-1995)發電站接地標準中的推薦熱穩定計算公式:
Sk≥aI(4)
式中,取IF=50000A,tj=0.355,K=60,a=1,可得S≥493mm2。
結合地網的自然腐蝕,應采用的接地體最小截面積應為:
Smin=S(1+a)n
上式中,S為滿足熱穩定要求的最小截面積;a為接地材料的自然腐蝕率;n為接地網使用年限。
根據相關資料,銅材的年自然腐蝕率為0.2%,普通鋼為2.2%,鍍鋅鋼為0.5%,如果選用鍍鋅鋼材,按50年的使用壽命計算,接地體的最小截面積應不小于642 mm2。
三、結語
隨著電力系統的發展,電網容量的增大,電力系統發生故障時經接地網流散和電流愈來愈大,短路電流往往會達到幾十千安,接地電阻若有很小的誤差即可導致難以彌補的損害,所以,近年來變電站電氣接地系統的設計,其設計重點已經轉向如何準確地測量和計算接地網的接地電阻。
本論文主要針對電氣接地系統,給出了詳細的接地設計方案和參數計算,對于變電站超高壓接地系統的設計,無論是在設計計算還是在系統應用方面,均有一定的借鑒指導意義。
參考文獻
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關鍵詞：建筑電氣消防 ；策略 ；建筑安全
中圖分類號：TU998.1文獻標識碼： A 文章編號：
1 建筑電氣消防設計的相關問題
1.1 電路鋪設問題
電路鋪設是在進行建筑電氣系統實施時包括消防系統都要首先進行的環節 ，同時也是最易形成建筑火災隱患的因素 ，為了不影響建筑外觀 ，一般都會將電路線鋪設到墻體之內或埋藏到地下 ，總之是很少將線路暴露在外界環境之中以避免線路易老化硬化現象。一般來說 ，在進行鋪設電路之前要先在墻內或地下鋪設金屬導管 ，然后在金屬管內穿線纜 ，一是可以防止外界環境的侵蝕 ，二是在發生火災后用于隔離火和線路接觸?？墒窃趯嶋H的施工中 ，施工人員用的是塑料導管用于代替金屬導管 ，在發生火災后 ，塑料導管室是很容易燃燒起來發生損壞 ，從而直接影響管內線路導致電路短路 ，這樣會造成建筑控制系統包括消防系統的正常工作 ，起不到預防火災和在發生火災后降低損失程度的作用。
1.2 消防水泵開關設計問題
電氣消防系統中的關鍵結構是消防水泵 ，它關系到整個消防系統的順暢運行 ，因此在設計時要力求合理。一般來說開關應設計為本控和聯控兩種控制方式 ，開關處于聯控狀態時 ，火災發生后 ，建筑體內的溫度和煙霧傳感器會感受到異常并將所采集的異常信息反饋給消防系統 ，此時開關會自動開啟 ，從而保證水泵啟動正常 ，確保消防系統的保護功能得以實施 ；但當設備出現問題如溫度傳感器失靈等影響了開關自動開啟 ，則需要調到本控狀態進行手動開啟 ，以保證消防系統的正常運行。在實際工程實施中 ，會經常遇到開關安置不合理 ，離事故發生處太近 ，火災發生時人們無法到達開關位置開啟水泵開關 ，從而嚴重影響消防系統的運行。
1.3 供電系統的設計問題
正常供電是保證消防系統正常運行的前提 ，直接關系到人身財產安全。但是進行消防系統設計時 ，設計人員往往都是去查以往資料和公司固有的設計圖紙 ，很少會去現場根據實際情況進行分析設計 ，對消防系統的運行時長和所需電流強度以及整個系統的供電功率沒有進行深入研究 ，致使在設計實施之后造成供電不足、電壓超負荷現象 ，從而導致了電氣消防系統的不能正常工作現象的發生 ，帶來了極大的安全隱患。
1.4 傳感裝置安放問題
現場的傳感器裝置主要包括溫度和煙霧傳感裝置 ，是系統能夠做出正確消防指示的唯一反饋路徑。在實際設計時 ，設計師應認真權衡最佳控制點位 ，根據現場情況安裝傳感裝置 ，但是在現實施工中 ，設計師不會現場實地考察 ，圖紙點位與現場安裝位置有所差異，且都是沒有經過實測就想當然安裝傳感器，從而大大降低了消防系統的敏感度 ，即使采用了最先進的傳感設備也不能物盡其用。
2 應對策略
2.1 加強電路鋪設工作
在進行線路鋪設時 ，要首先進行實地考察、研究分析建筑結構 ，仔細繪制線路鋪設路線圖紙且符合國家相關規定 ，在進行鋪設時要嚴格執行圖紙。實地施工時 ，在地下和墻體內必須首先鋪設金屬或 PVC 導管 ，監工人員做好監工工作 ，切勿以次充好 ，用塑料導管替代金屬或 PVC 導管 ，以避免火災事故對系統電路線路的影響。鋪設的金屬導管和金屬槽同時也要做好防火防腐處理 ，例如外側涂刷一層防火材料漆等等。
2.2 合理設計消防水泵開關
在設計時要求消防水泵開啟功能具有本控和聯控兩種狀態 ，便于當因設備故障導致聯控無法啟動水泵時可以手動開啟水泵。此外手動開關要多點放置 ，以保證每一區域都能開啟消防安全系統，避免火災發生后能夠及時開啟水泵。聯控狀態時，要認真分析建筑內處于何種條件后啟動聯控消防 ，根據實地情況設定溫度、煙霧等參數值 ，從而保證系統的自動消防功能。
2.3 加強消防供電系統設計
在進行供電配電系統設計時 ，要首先對整個建筑項目進行綜合分析以及合理斟酌 ，確保兩個系統的有效連接 ，保證能夠持續給電氣建筑消防系統供電 ，從而保證系統的消防功能。配電系統實地實施時 ，要認真研究系統的供電功率、系統正常工作所需的能耗和用電時長、電流強度 ，充分發揮消防供電系統和配電系統的作用 ，確保建筑消防安全工作的順利展開 ，最大限度的降低損失 ，保證人身財產安全。
2.4 其他
認真評估現場情況 ，仔細選取控制點位 ，確保傳感器裝置能盡可能的發揮最大功效。此外不能一味的最求數量 ，認為安裝傳感器的數量越多消防系統就是最好的 ，要進行科學的驗證工作 ，做到適度合理的安置每一個傳感裝置 ，減少不必要的浪費。另外 ，也要考慮到建筑體對傳感器的影響 ，避免干擾傳感器正常工作。最后是要配合好其他自動控系統，做好聯控工作，在預測到警報信息后能夠及時啟動警報 ，保證人員快速疏散 ，消防工作的正常展開。
3 結論
建筑電氣消防系統的設計十分關鍵 ，通過本文對建筑消防問題的探析 ，希望能夠引起相關設計人員的重視以及對設計解決方案有一定的指導和參考意義 ，建筑消防系統關系到人員的生命安全以及設備安全 ，能夠及時報警并針對火災情況迅速做出補救措施方案是避免人員傷亡和財產嚴重損失的必要途徑 ，期望設計人員一絲不茍嚴肅認真 ，合理的控制和加強建筑電氣消防系統的設計方案 ，以促進我國建筑施工行業的穩步前行。
參考文獻
[關鍵詞]液壓實驗臺、比例換向閥、PLC、CAT
中圖分類號：TH702 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）16-0397-01
1 實驗臺使用的重要性
液壓傳動教學實驗臺的使用緊密圍繞培養應用技術型人才的核心目標，從生產實踐出發，可實現機械、電氣、液壓等多學科的交叉融合，學生通過完成液壓實驗，可以培養學生動手能力、理論與實踐相結合能力、團隊協作能力、創新能力和解決實際問題的能力，在實驗過程中充分發揮學生的主導作用，使學生掌握機電液一體化的實踐與應用技巧，提高學生對液壓系統的設計和分析能力，該液壓傳動實驗設備將為液壓相關課程的教學及應用技術型人才的培養發揮極其重要的作用[1]。
2 液壓實驗臺系統的設計
實驗臺融合了機械、電氣、液壓等技術，使用通用的定量和變量結合液壓泵站，保證良好的動力性能，并引入了電液比例閥，使系統的功能得到極大的擴展，更符合企業實際；實驗臺集成壓力、流量、轉速等多種傳感器，可對液壓系統各參數進行測量，對閥類元件各項性能參數進行跟蹤檢測；為了提高系統的開放性和可擴展性，實驗回路中液壓元件之間連接方式采用快換接頭，連接方便可靠，必要部位使用密封材料確保不漏油，保證實驗過程的清潔干凈；引入液壓CAT數據采集技術，可以實時地完成對被測對象的數據采集、運算和存儲工作；采用可編程控制器對實驗過程進行控制，并使其能與PC通訊，具有自動控制、在線編程監控功能；引入液壓仿真軟件AMESim，能夠對液壓回路進行仿真演示，幫助學生更好地理解系統的原理[2]。
實驗臺控制系統采用AC220V供電，電磁閥采用DC24V供電；能夠實現由電磁換向閥對各個回路的動作進行控制；能夠實現對液壓系統中定量泵電動機、變量泵電動機的起動、停止控制；能夠對液壓回路壓力流量、液壓缸伸縮運動位置等模擬信號進行采集、監測；使用西門子S7-200 PLC，并結合計算機進行控制，使實驗的過程貼近生產實際；電氣系統工作要安全、可靠；配合一些基礎的閥類元件，該實驗臺要能夠承擔液壓傳動類、液壓比例控制等相關實驗任務[3]。
3 電液比例控制技術
該實驗臺中應用了電液比例控制技術。比例控制是一種能夠使輸出被控量與輸入指令信號之間建立線性關系，當改變指令信號時，輸出被控量會成比例的發生變化的新技術。電液比例控制就是通過對輸入電流的比例調節達到對液壓量的比例控制。電液比例閥是電液比例控制技術的產物，它以傳統液壓控制閥為基礎，采用模擬式電-機械轉換機構，可把指令電信號變為位移信號輸出，改變閥芯位移，連續成比例的地控制液壓系統的壓力、方向與流量。
從控制特性看，比例閥接近伺服閥，控制精度高；從抗污染、可靠性和經濟性看，比例閥接近開關控制閥，因此，電液比例閥兼有兩者的很多優點：
（1）利用電信號便于遠程的傳輸特點，可以實現自控、程控或遙控，使閥的位置上的設計靈活性以及實驗臺的設計柔性得到提高。
（2）結合液壓技術與微電子技術，有利于實現機電液一體化。
（3）抗污能力強，維護和保養方便，具有良好的節能效果。
（4）系統輸入一定大小與正負的指令電信號，可對流體壓力、流量等參數成比例的調節，使執行元件的力、方向與速度得到連續性地控制，最終實現無級調速。
（5）采用反饋與校正提高閥的穩態精度與動態響應品質，實現特定控制目的。
（6）可在電液比例控制器中預設定斜坡信號，實現執行元件準確無沖擊地加速、減速過程，改善動作質量縮短工作循環時間[4]。
4 AMESim液壓系統仿真
由于液壓系統仿真建模過程的復雜性，以及為了便于液壓系統與其他系統的聯合仿真，近些年來國外尤其是歐洲陸續研制出一些更為實用的液壓機械電氣仿真軟件，并獲得了成功的應用。AMESim軟件就是其中的杰出代表。AMESim是西門子公司旗下的一款功能十分強大的仿真軟件，該軟件包含了多學科領域的20多種模型庫，1500多個子模型，可以用來仿真分析航空航天、車輛和工程機械等多種工業設備，AMESim采用的是基于物理模型的圖形化建模方式，可以將工程師從單調的數學模型建模中解放出來，從而更專注系統特性的研究，AMESim的兼容性也非常好，可以實現與現在機、電、液、熱、控等各個領域主流仿真軟件的聯合仿真。我們利用該軟件對實驗系統進行仿真，可以幫助學生更好地理解相關現象。
5 結論
分析國內外現有的液壓實驗臺的特點，根據現行的國家和機械行業標準中有關試驗方法的要求，設計了液壓實驗臺系統；綜合運用電液比例控制技術、PLC控制技術、計算機輔助控制及測試技術等，使液壓實驗臺系統能夠實現其期望的功能；通過應用液壓仿真軟件AMESim的仿真分析，對實驗系統進行建模、仿真[4]。利用該實驗臺能夠幫助學生對理論課程內學到的相關知識進行更好的理解，對教學有一定的幫助。
參考文獻：
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[3] 熊子奇.液壓伺服試驗臺動態特性分析及控制方法研究[D].大連理工大學碩士學位論文，2013
關鍵詞: 變電站; 電氣一次部分; 主接線設計; 監控系統;
Abstract: With the rapid development of China's power industry, the continuous expansion of network scale, high voltage level especially substation 500 K class V has been developing rapidly and become a regional power hub or backbone nodes. It puts forward higher requirements for the operation of the facilities and ensuring network security technology. This paper mainly discusses the operation of a reasonable design and stable electrical substation directly influence the working performance of electrical system for substation, combined with the characteristics of 500kV EHV substation system, design of substation electrical part and its monitoring system.
Keywords: substation; electrical part; the main wiring design; monitoring system;
中圖分類號:TM411+.4文獻標識碼：A文章編號：
1 變電站電氣一次部分設計
以500kV 樞紐變電站為例說明電氣一次部分設計。500kV 超高壓變電站容量大、電壓高、出線回路數多, 是電力輸送的樞紐性變電站。該樞紐變電站包含500kV 進線四回, 線路長度分別為200km ( 2回)與300km( 2回)屬于四個獨立電源; 110kV 饋出線8 回, 距負荷端分別為: 40km ( 2 回)、50km ( 2回)、60km( 2回)、70km( 2回)。變電站安裝主變四臺( 4 370MVA ) , 系統按照無窮大考慮。
1. 1主接線設計
變電站電氣一次部分的設計主要是主接線的設計。主接線是由高壓電器設備通過連接線組成的接受和分配電能的電路, 它反映各電氣設備的作用、連接方式和各回路間的相互關系, 構成了變電站電氣部分的主體。主接線是電力系統按接線組成中的一個重要部分, 它的確定直接影響著電力系統的安全、穩定、靈活以及配電裝置的布置、繼電保護的配置、自動裝置和控制方式的選擇, 因此, 它的設計必須滿足工作可靠、調度靈活、運行檢修方便且具有經濟性和發展的可能性等要求。
1. 2主變壓器容量選擇
變壓器容量的選擇至關重要, 容量選擇小了, 不滿足負荷增長的要求。容量選擇大了, 變壓器空載損耗大, 起不到降低損耗的要求。因此, 變電所主變壓器的容量一般按變電所建成后5~ 10年的規劃負荷考慮, 并應按照其中一臺停用時其余變壓器能滿足變電所最大負荷Smax的60% ~ 70%選擇。變電站主變壓器容量為370MVA, 型號選擇SFPZ -370000 /500 的變壓器。
1.3電氣設備選擇
1.3.1母線選擇
母線選擇時, 要首先選擇母線的材料, 500kV 電壓等級, 一般選擇擇鋼芯鋁絞線, 然后按經濟電流密度選擇母線截面, 選擇滿足母線截面要求的母線型
號, 按最小截面積法校驗母線的熱穩定和電暈條件校驗母線的臨界電暈電壓, 最終確定母線的型號。母線選擇LG JQT- 1400mm2 型鋼芯鋁絞線。
1.3.2500kV斷路器的選擇
依據斷路器裝設地點和構造類型,選擇戶外式少油斷路器,由額定電壓選擇Ue≥500kV;額定電流選擇Ie≥897.22A;額定開斷電流選擇Iekd Idt = I"= Ix = 2. 202kA。查《電力工程設計手冊》選用LW 12- 500型戶外式少油斷路器, 見表1。
表1、LW 12- 500型戶外式少油斷路器主要技術參數
校驗: 額定電壓: Ue = 500kV = UN;額定電流: I= 4000A > 897. 22A。
1)額定開斷電流校驗:
500kV 母線短路次暫態電流= 12.64kA
LW12- 500斷路器的額定開斷電流為63kA >12. 64kA 符合要求。
2)動穩定校驗:
500kV 母線短路沖擊電流: Ish = 32. 232kA;LW12- 500 斷路器的極限通過電流: Iet = 125kA, Ish< Iet符合動穩定要求。
3)熱穩定校驗:
設后備保護時間為1. 9s, 根據所選斷路器的參數可知, 其斷路器的固有分閘時間為0. 02s, 選擇的熄弧時間為t= 0. 03s。
則設備短路時的持續時間為: t1 = 1.9s+ 0.03s+ 0.02s= 1.95s。
短路時的熱效應: QK 500 =·t1 = ( 12. 64kA )2×1.95s= 31. 55kA2·s; 允許的熱效應: Q´K 500 =( 63kA )2 ×5s= 19845kA2·S> QK 500。所以, 該斷路器滿足熱穩定性的要求。其余斷路器選擇方法與500kV 斷路器方法類似。
1. 3. 3 110kV側隔離開關的選擇
1)為保證電氣設備和母線檢修安全, 選擇隔離開關帶接地刀閘。
2)該隔離開關安裝在戶外, 故選擇戶外式。
3)該回路額定電壓為110kV, 因此, 所選的隔離開關額定電壓Ue≥110kV, 且隔離開關的額定電流大于流過斷路器的最大持續電流897. 22A。
4)所以, 選擇GW4- 110 /1000 型單接地高壓隔離開關主要技術參數, 見表2。
表2、GW4- 110 /1000 型單接地高壓隔離開關主要技術參數
2 監控系統設計
變電站電氣一次部分監控系統的設計對電網安全穩定運行, 降低變電站造價兩方面起著重要的作用。應用于變電站的監測系統應能在信息技術和通訊技術的協助之下, 實時監測變電站電氣一次部分設備的狀態和運行數據, 在獲取相關信息后, 應對監控信息進行必要分析, 并以圖表顯示、音響通知等直觀的形式提交到監控終端, 為管理者和運行人員的決策提供直觀的依據。
2. 1PLC的選擇和設計
PLC的高可靠性和穩定性適合于實時控制, 編程方式簡單, 可以用指令或是梯形圖來進行編程。因此, 選用PLC 來實現變電站電氣一次部分監控。在選擇PLC 的型號和配置時, 要分析控制對象, 對I/O 的點數進行統計, 還需在實際I/O 點數的基礎上留出20% ~ 30% 的備用量, 使系統具備擴展能力。分析該系統的控制任務, 選用西門子公司的S7- 300系列產品能滿足控制系統的要求, S7 -300采用模塊化結構, 運行速度快, 各種模塊可進行廣泛的組合, 實現控制功能。
PLC 系統模塊選型為: CPU 模塊選擇CPU315- 2 DP, 該新型CPU 集成一個PROFINET接口, 支持TCP / IP協議, 能較容易地和包括IPC 在內的其它支持以太網的設備之間自由通信。數字量輸入模塊選擇SM321 ( D I 32 x DC24V ), 數字量輸出模塊選擇SM322 ( DO 32 x DC24V /0. 5A ) , 模擬量輸入模塊選擇SM331 ( DO 32 x DC24V /0. 5A ), 電源模塊選擇PS307 10A, 接口模塊選擇IM360 /361。
2. 2 組態軟件的設計
組態軟件是指一些數據采集與過程控制的專用軟件, 它們是在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境, 使用靈活的組態方式, 為用戶提供快速構建自動控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。
為監控變電站一次部分設備和參數采用“組態王”進行人機界面的工程設計。設計步驟: ( 1)設計圖形界面, 建立PLC 設備; ( 2) 創建實時數據
庫, 使檢測數據點與PLC中的數據對應起來。這些數據包括PLC 采集的變電站監控數據和組態軟件寫入PLC 的命令標志位; ( 3)制作圖形界面, 用于顯示設備的工作狀態和報警信號的狀態, 顯示操作按鈕; ( 4)動畫連接。建立圖形和數據的對應關系, 使圖形隨著數據的變化而改變其外觀, 可用于發出聲光報警; ( 5)動作腳本。對設備進行控制時, 按下操作按鈕引發鼠標事件, 執行腳本程序, 將相應的標志位置位等。
2. 3 組態軟件與PLC的通信
組態王軟件與S7- 300PLC 通信有專門的驅動程序, 用戶不必熟悉二者之間的通信協議, 在PLC中也無需進行任何的編程和網絡設置, 即可實現二者的通信。__該系統面臨的主要問題是將PLC 設計為軟冗余結構, 當PLC 的工作由主CPU 切換至備用CPU時, 組態軟件必須切換到正確的通信對象, 進而保證數據交換。為實現這一功能, 在組態軟件設計圖形界面, 建立PLC 設備時中, 需要進行合理的設備配置, 建立PLC設備后, 在實時數據庫中定義一個數據點, 作為冗余切換標志, 數據類型選擇為“冗余切換標志”, 默認處理為16位無符號數, 正常狀態下這個點的值為0, 當它的值為1時, 組態軟件會根據這個值切換至PLC 的另一IP地址, 切換后, 數據點的值將自動清零。
【關鍵詞】火災,自動報警系統，地鐵
中圖分類號：U231文獻標識碼： A
一、前言
隨著社會的不斷發展，對火災自動報警系統的要求也越來越高，這就要我們必須在地鐵管理中加強對消防安全的重視，并努力提高自動報警系統在地鐵中的應用水平，不斷加強火災自動報警系統的安裝調試與維護，為地鐵消防安全提供有力的保障。
二、火災自動報警系統的構成
1、觸發部分
觸發部分可自動探測和手動報警兩種形式，其中，自動探測是通過火災的光感、煙霧、溫度等性質，進行預知感應，轉化為預警信號，確?；鹎榈膶崟r監測。手動報警則是由發現火情的人手動按下按鍵，進行預警，以求進一步報告火災發生的具體范圍。
2、警報裝置
在火災自動報警系統中，其警報裝置被業內外人士統稱為聲光報警器，其作用在于當現代建筑中有火情發生，該裝置迅速啟動，并以聲音和閃光并行方式發出預警信號，力求引起關注，以便在火災發生的第一時間進行處理，避免更大損失。
3、報警裝置
在整個高科技智能化防火系統中，報警裝置主要用于接收觸發部分傳送的預警信號，并在確認火災后啟動進一步措施，報警裝置在整個系統中起著承上啟下的作用。
4、電源部分
高科技智能化防火系統為消防電氣設備，電源部分必須采用可保證萬無一失的消防電源，并留有備用，電源的供電負荷必須處于最高供電負荷等級，并運用雙路供電的模式。
5、消防可控系統裝備
消防可控系統裝備是較為復雜的配置，主要是保證對所有消防設施設備處于可控范圍內。一般是根據現代建筑的具體情況決定消防控制系統裝置的內容，并將其集中于消防控制室內。
三、火災自動報警系統的基本功能要求
1、三級控制
全線FAS系統防災設備(通風、給排水、照明、自動扶梯、防火卷簾、氣體滅火等設備)的控制,均可實現防災指揮中心中央控制級、車站防災控制室車站級、設備現場就地控制級三級控制方式。
2、車站火災自動報警探測器配置
站廳、站臺、設備機房、辦公用房、公共走廊、配電室、值班室、會議室等設置智能點式探測器,站臺板下電纜通道、變電所電纜夾層設置開關量感溫電纜;自動報警的場所均設手動報警按鈕(帶消防電話插孔),消火栓箱內設消防泵起泵按鈕并帶啟泵指示燈。
3、現場消防通信設備配置
環控電控室、消防泵房、公安值班室內、氣體自動滅火用房的門外、照明配電室設對講電話分機,便于工作人員在發現火情時能夠通過人工方式及時報警;手動報警按鈕帶消防電話插孔。
4、區間及區間設備用房火災自動報警系統配置
手動報警按鈕(帶電話插孔)、消火栓按鈕等設備。車輛段、停車場火災自動報警系統配置:車輛段、停車場一般辦公大樓設置智能點式感煙、感溫探測器;車輛停放和各類檢修車庫的停車部位、燃油車庫、可燃物品倉庫等設置智能點式感煙、感溫探測器、遠紅外光束探測器、防爆型可燃氣體探測器、防爆型火焰探測器等、消防對講電話分機、消火栓報警開關、手動報警按鈕(帶電話插孔)、監控模塊等設備。
四、火災自動報警系統在地鐵的應用
1、火災自動報警系統集成模式選擇
（一）、一般集成
這種模式側重功能相近、聯動關系緊密的系統間集成,如將火災自動報警系統和BAS進行集成?；馂臅r,火災自動報警系統通過主機可直接向BAS發出模式指令,由BAS啟動相關環控設備運行。
（二）、深度集成
由火災自動報警系統、BAS、電力監控系統(SCADA)以子系統的形式集成入綜合監控系統,形成核心系統,并集成屏蔽門系統(PSD)和防淹門系統(FG),對PSD系統和FG系統實現中央級和車站級的界面和操作管理功能?；ヂ摰南到y還有:自動售檢票系統(AFC)、信號系統(SIG)、時鐘系統(CLK)、閉路電視系統(CCTV)、廣播系統(PA)、乘客信息系統(PIS)、門禁系統(ACS)、無線通信系統(RTS)、集中告警系統(ALM)。
2、火災自動報警系統集成深度選擇
為確?；馂淖詣訄缶到y的可靠性和安全性,一般從車站級才納入綜合監控系統,而火災自動報警系統現場級則還是保持獨立?；馂淖詣訄缶到y的現場控制級由專用報警控制主機、火災探測設備、現場回路總線及其他現場設備等(這些設備應是通過國家消防產品檢測中心認證、認可或強制檢驗合格的產品)組成,保證了火災自動報警系統底層設備和現場網絡的獨立。車站級火災自動報警系統主機通過標準接口直接接入車站綜合監控系統,實現信息資源共享,以滿足綜合監控系統對全線及各車站的機電設備系統的統一協調調度指揮要求,同時保證火災自動報警系統現場設備(含主機、傳感器等)的獨立性,不與其他系統合用,即使車站綜合監控系統發生故障,火災自動報警系統仍可降級運行,通過火災自動報警系統主機控制車站內的現場設備。
3、火災自動報警系統控制方式選擇
（一）、管理模式
火災自動報警系統采用兩級管理、三級控制模式,即中央級和車站級管理,中央級、車站級和現場級控制。
（二）、控制模式
在正常情況下,車站級和中央級功能主要由綜合監控系統實現。對于地下車站發生火災時,首先火災自動報警系統在火災初期能夠及時發現火災,及時確認及報警,通過車站綜合監控系統發出災害模式指令給BAS,由其控制車站防災救災設備轉入相應的災害模式下運行,切斷非消防電源。同時,綜合監控系統要聯動消防廣播系統進行乘客的誘導疏散。
3、操作模式
火災自動報警系統從車站級開始并入綜合監控系統,其車站級、中央級的操作主要由綜合監控系統實現。正常情況下,整個操作模式根據綜合監控系統的運行管理模式運行,火災時現場級控制設備能夠獨立于綜合監控系統操作員工作站,完成對車站管轄區內消防專用設備的控制,同時通過與BAS之間的接口完成對BAS的模式指令操作,由BAS完成對車站相關消防聯動設備的災害模式控制,保證在綜合監控系統故障的情況下不影響救災。
4、火災自動報警系統應具備的功能
（一）、中央級功能
接收并儲存全線消防報警設備主要運行狀態,接收全線各車站、車輛段、主變電所的火災報警并顯示報警部位,進行歷史檔案管理。接收控制中心和列車無線電話報警。當列車在區間發生火災或事故時,中央級能夠直接指令,控制區間隧道的設備執行相應的救災模式。緊急時,中央級也可授權車站等分控級實施救災的相應指令,將相應救災設施轉換為按預訂的災害模式運行?？膳c城市消防站之間建立實時互通聯系?；馂臅r,系統自動轉換為消防救災模式,并自動彈出相應報警區域的平面圖,當同時存在其他報警時,優先報火警。
（二）、車站級功能
監視車站及所轄區間消防設備的運行狀態,接收車站及所轄區間火災報警或其他系統的報警,并顯示報警部位。向OCC報告災情,接收OCC發出的消防救災指令和安全疏散命令。火災時,火災自動報警系統主機能及時向BAS發出火災模式指令,由BAS控制現場相關設備轉入到災害模式的運行。對于消防專用設備(如消防泵、噴淋泵等),可自動啟?？刂?火災自動報警系統應實時監視其狀態,緊急情況下也可在消防控制室直接手動控制。
（三）、現場設備功能
現場設備功能與通常火災警報控制器的巡檢、故障提示、復位、存儲以及聯動相關設備、接收反饋信號、手動直接控制等相同。由于地鐵線路長,各種電氣系統復雜,從系統維護方便考慮,有必要考慮配置便攜式編程器,可作為車站綜合監控系統對火災自動報警系統降級操作的后備操作模式,在得到授權后,可直接接入相關車站的火災自動報警系統控制主機,作為現場級火災自動報警系統網絡上的一個節點,實現對現場設備參數編輯。
五、結束語
綜上所述，加強火災自動報警系統在地鐵中應用的剖析，能夠對地鐵安全工作進行把握，進而能夠保障地鐵的安全運行，如此方可在實際中對消防工作進行掌控，提高地鐵的安全性。
參考文獻
[1]徐惠林.煙霧探測火災自動報警系統在地鐵車輛上的應用[J].車輛產品與零部件.2011
