發(fā)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(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電氣系統(tǒng)設(shè)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(fā)，請盡情閱讀。
成像變焦系統(tǒng)像面一般保持不變，視場和相對孔徑發(fā)生變化，而模擬器變焦系統(tǒng)可根據(jù)實際模擬場景的需要對光學(xué)特性參數(shù)提出要求，例如為了模擬紅外場景的逼近，有一種變焦系統(tǒng)[2]在變焦過程中，視場不變，像高及相對孔徑變化。根據(jù)導(dǎo)引頭的測試要求以及導(dǎo)引頭、模擬器在五軸轉(zhuǎn)臺上的安裝需要，確定光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)(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(shù)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(shù)可以看出，與成像變焦系統(tǒng)不同，為了使模擬器輸出均勻場景，變焦準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)與導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)的光瞳銜接，并保證模擬器在五軸轉(zhuǎn)臺上安裝。在本設(shè)計中，使光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌即系統(tǒng)的入瞳位于鏡組前600mm處來滿足這一要求。
2光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計
2.1結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)確定
變焦系統(tǒng)[3]有連續(xù)變焦系統(tǒng)和切換式變焦系統(tǒng)。模擬器大小視場之間并不要求連續(xù)變化，因此考慮采用切換式變焦系統(tǒng)，即在長焦光路中插入一組鏡頭來改變系統(tǒng)的焦距，實現(xiàn)大小視場的轉(zhuǎn)換，大小視場共用相同的透鏡組可減少透鏡的數(shù)量，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，光學(xué)系統(tǒng)由望遠(yuǎn)透鏡組、變倍透鏡組、中繼透鏡組、全反射棱鏡組成。光學(xué)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)形式上采用二次成像結(jié)構(gòu)[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(chǎn)生一個中間像，望遠(yuǎn)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(xué)系統(tǒng)利用變倍透鏡組的旋進(jìn)和旋出實現(xiàn)大小視場的切換，在使用大視場時，變倍透鏡組被旋轉(zhuǎn)進(jìn)入系統(tǒng)光路，在使用小視場時，變倍透鏡組被旋出系統(tǒng)光路。光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌位于望遠(yuǎn)透鏡組前600mm處，大小為Ф60mm，這種結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)?？紤]到整個系統(tǒng)的總長以及像差平衡，望遠(yuǎn)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(tǒng)優(yōu)化
系統(tǒng)是在小視場的基礎(chǔ)上實現(xiàn)大視場的轉(zhuǎn)換，因此首先對小視場進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，先分別優(yōu)化望遠(yuǎn)透鏡組和中繼透鏡組，再將兩組和進(jìn)一步優(yōu)化。為了提高光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)，可在設(shè)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(yuǎn)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(shù)和材料根據(jù)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(yuǎn)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(zhuǎn)電機的承重。模擬器采用數(shù)字微鏡陣列DMD[6]作為圖像生成器件，在光學(xué)設(shè)計時應(yīng)考慮光源的導(dǎo)入，系統(tǒng)采用全反射棱鏡實現(xiàn)光源光路的折轉(zhuǎn)，不僅便于光源位置的調(diào)節(jié)，而且能使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。棱鏡相當(dāng)于玻璃平行平板處于會聚光路中，會產(chǎn)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(yōu)化過程中，棱鏡應(yīng)置于光路中和透鏡組一起消像差。二次成像結(jié)構(gòu)總長較長，因此在優(yōu)化過程中，應(yīng)對系統(tǒng)總長加以限制以滿足轉(zhuǎn)臺對模擬器外形的要求。
2.3全反射棱鏡參數(shù)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(fā)出的光束在棱鏡1界面2上發(fā)生全反射，又在棱鏡1界面3上發(fā)生折射，被DMD反射后，再次透過棱鏡1的界面2進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)。由于空氣間隙很小，從DMD反射回來的光束經(jīng)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(xiàn)，因此棱鏡1的設(shè)計比較關(guān)鍵，在設(shè)計中主要是確定棱鏡1中α角和β角的值。
3設(shè)計結(jié)果
根據(jù)以上思路，利用Zemax軟件進(jìn)行優(yōu)化計算，得到如圖3所示的光學(xué)系統(tǒng)，望遠(yuǎn)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(jìn)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(yuǎn)透鏡組4片透鏡的通光孔徑較大，在Ф158mm~Ф193mm之間。系統(tǒng)焦距的變化使模擬器實現(xiàn)了兩個視場的轉(zhuǎn)換，F(xiàn)數(shù)保證了測試的能量，入瞳距足以滿足模擬器變焦系統(tǒng)與導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)光瞳的匹配以及導(dǎo)引頭的安裝空間，系統(tǒng)總長可保證模擬器在轉(zhuǎn)臺上的安裝需要。變焦系統(tǒng)長焦和短焦的調(diào)制傳遞函數(shù)如圖4所示，畸變?nèi)鐖D5示。圖4表明系統(tǒng)在35lp/mm處，長焦時軸上0視場調(diào)制傳遞函數(shù)為0.65，軸外1.0視場調(diào)制傳遞函數(shù)大于0.54；短焦時軸上0視場調(diào)制傳遞函數(shù)為0.53，軸外1.0視場調(diào)制傳遞函數(shù)大于0.17。系統(tǒng)長焦時像質(zhì)良好，短焦時弧矢方向調(diào)制傳遞函數(shù)略差，但也能滿足模擬器的使用要求。由圖5可以看出，系統(tǒng)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(tǒng)畸變小于1%，完全可滿足模擬器對畸變的要求。考慮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(zhuǎn)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(xiàn)全反射。
4結(jié)論
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電氣主接線；配電裝置
隨著社會經(jīng)濟現(xiàn)代化步伐的加快，電力需求往往供不應(yīng)求，建立運行穩(wěn)定安全的電站變的迫在眉睫。變電站是電力系統(tǒng)建立不可缺少的部分，而變電站的電氣系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行對整個電網(wǎng)的安全運行和發(fā)展起著決定性的作用。本文就對110KV變電站的電氣系統(tǒng)設(shè)計的具體情況如變電站的組成與各個環(huán)節(jié)的鏈接方法、主要電氣設(shè)備的選擇和出現(xiàn)的問題及解決方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。
在整個變電站的電器系統(tǒng)設(shè)計中，各個主要部分的鏈接是建立整個電力系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，電氣化系統(tǒng)的設(shè)計可以清晰明確變電站內(nèi)部變壓器和各種電壓線路以及所需設(shè)備的鏈接是否正常，各個部件之間的鏈接是否達(dá)到最大限度得的聯(lián)系，也可以載明變電站內(nèi)各種設(shè)備之間的鏈接方式和方法。變電站電氣設(shè)備主鏈接的設(shè)計思路主要是根據(jù)變電站的電壓級別和變電站的性質(zhì)選擇出一套與變電站的電器設(shè)備相符合的電器設(shè)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(tǒng)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(tǒng)的平穩(wěn)安全運行就在做好基本工作意外還需要在一定程度上關(guān)注變電站對電氣化設(shè)備的選擇以及其他配電設(shè)備的的采用，比如想主變壓器的采用設(shè)備的性能程度會直接影響到變電站乃至整個電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性，必須引起重視。
首先、對變電站一次部分電氣設(shè)計
由于在我國的農(nóng)村電網(wǎng)設(shè)施以及變電站的設(shè)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(chǎn)生活中這種低電壓肯定會影響到居民的生產(chǎn)生活質(zhì)量。為了改變在廣大農(nóng)村存在電力的問題，我們力爭改變目前的現(xiàn)狀，在滿足人民的基本生活的要求后，也要為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供便利條件。因此，本論文認(rèn)為應(yīng)在我國的農(nóng)村建立一批小型的變電站，所建立的電站的電壓應(yīng)保持在110KV，具體的地理位置應(yīng)選擇在里城市的發(fā)展區(qū)切交通較為方便的地方。
在建設(shè)的變電站電器的一次部分應(yīng)采取110KV的進(jìn)電，因為變電站的選址在交通較為方便的區(qū)域，所以變壓器應(yīng)為三相電。對變電站一次部分的電氣設(shè)計的主要目的就是選擇接線形式、設(shè)備等和對變壓器出現(xiàn)路和繼電的保護(hù)等。對電氣的設(shè)計我們應(yīng)以電力供應(yīng)和傳輸?shù)陌踩?、平穩(wěn)和低損耗為原則。
1、要根據(jù)所帶負(fù)荷的程度來選擇變壓器，一般情況下，一次部分的電器設(shè)計所涉及的范圍較廣內(nèi)容很多，另外還要根據(jù)不同的電壓低等級和類型性質(zhì)等進(jìn)行具體側(cè)重點的設(shè)計，應(yīng)根據(jù)實際情況具體分析具體操作。
2、在設(shè)計過程中需要根據(jù)變電站的規(guī)模和具體情況進(jìn)行設(shè)計，其中需要注意的是，設(shè)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(jù)電力系統(tǒng)的具體規(guī)定選擇，再將變壓器的允許負(fù)荷能力考慮進(jìn)去。
3、變電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計的重要部分是電器主接線，這個應(yīng)該根據(jù)具體的立項方案執(zhí)行，所應(yīng)準(zhǔn)備多個主接線方案供參考，這主要是根據(jù)線路的出入回數(shù)、電壓級別、變壓器的臺數(shù)等眾多因素的不同設(shè)計的方案。對于方案的選擇主接線的要求從技術(shù)上和可行性上兩個方面進(jìn)行論證。首先通過技術(shù)手段對所有的設(shè)計方案進(jìn)行甄選，對于那些明顯不合格的設(shè)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(jìn)行計算比較，選擇在技術(shù)上最優(yōu)的兩道三個主接線方案。對于變電站電氣設(shè)備的選擇就必須根據(jù)既定的額定電壓和額定電流進(jìn)行選擇，在根據(jù)短路情況出現(xiàn)的條件檢驗他的相關(guān)穩(wěn)定性。
等于允許值。
其次、電氣二次部分的設(shè)計
經(jīng)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(shè)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(fā)展趨勢，還應(yīng)該對變電站電氣系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)的配置所要求的直流電的數(shù)據(jù)。我們從以下幾個方面進(jìn)行著重分析，1、從在電力調(diào)度方面來看，我們可以盡可能的借助現(xiàn)代化技術(shù)手段對變電站的分布進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并在相關(guān)系統(tǒng)的配置運行上裝備相關(guān)保護(hù)和預(yù)防裝置。2、從負(fù)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(jù)將要建立變電站的總括和走線方向等方面進(jìn)行考慮，經(jīng)過對所能承載的負(fù)荷資料盡享詳細(xì)分析，以及變電站的安全性和運行性考慮確定電力規(guī)格和電站的主接線，最后通過負(fù)荷計算出在一定區(qū)域內(nèi)所需要的建立的變電站臺數(shù)，以及所要配備的變壓器和電容器等設(shè)備的數(shù)量和型號等。最后，在依據(jù)所擬建變電站的最大持續(xù)工作電流量和短路的計算分析結(jié)果做出相關(guān)保護(hù)措施，如：變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、防雷保護(hù)等。
另外，就是根據(jù)當(dāng)前施行的電力系統(tǒng)設(shè)計要求的規(guī)定，設(shè)計一個110KV的變電站的電器設(shè)備二次部分里繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行的一個重要環(huán)節(jié)和障礙，在本文的變電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計的繼電保護(hù)的設(shè)計中我們結(jié)合了實踐工作以及當(dāng)前我國在繼電保護(hù)利于的主要問題進(jìn)行重點研究，對繼電保護(hù)的安全及反應(yīng)靈敏性都采用計算機技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控，使其能夠智能化的處理狀況，對電氣系統(tǒng)進(jìn)行不要的保護(hù)。對于110KV線路的配置保護(hù)是采取定段距離保護(hù)，在內(nèi)條線路上都裝置上反應(yīng)快速，能在故障發(fā)生的第一時間切除故障，對去挑變電站的電器設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的，且性能相對較好的故障錄播裝置系統(tǒng)，已達(dá)到對母線進(jìn)行保護(hù)的目的。在電力系統(tǒng)設(shè)備中的電力變壓器是整個系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，變壓器的故障對整個供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性運行都會造成很嚴(yán)重的后果，其次還有變壓器是是相當(dāng)貴重的設(shè)備，所以，我沒一定要根據(jù)變壓器的保護(hù)對其負(fù)荷的電容和電壓進(jìn)行精確地控制，確保保持良好的運行。
最后、高低壓配電設(shè)計
在對高低壓配電的設(shè)計上所需用的配電裝置必須滿足在充分考慮經(jīng)濟性和安全性的基本的要求外，還需對高低電壓等進(jìn)行負(fù)荷等級的評估設(shè)計做出相關(guān)配電裝置。所謂的一級配電設(shè)備是整個變電站的主動力中心，這些設(shè)備一起安裝在電力系統(tǒng)的變電站，經(jīng)此將電力發(fā)送給下級的各個配電設(shè)備。由于這套設(shè)備屬于第一級降壓設(shè)備，所對其的電氣參數(shù)和電容等數(shù)據(jù)會要求很高。動力配電柜和電動機控制中心一起構(gòu)成變電站的二級配電設(shè)備，配電柜的使用較為分散，且回路較少的環(huán)境，而電動機控制中心則恰恰相反沒適用于較為集中的環(huán)境。他們按照以及配電設(shè)備的要求將電力分配到相應(yīng)負(fù)荷的二級配電設(shè)備。高低壓配電設(shè)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(zhuǎn)入低壓電，在配送到下一級電網(wǎng)，這可以對負(fù)荷提供了保護(hù)監(jiān)控等作用。最后一個配電設(shè)備也叫照明動力配電箱，里總配電中心較遠(yuǎn)，小小電容設(shè)備。
綜上所述，在對110KV變電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計我們已經(jīng)有了較為詳細(xì)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(huán)境進(jìn)行具體的分析和研究，相信在我國的電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，變電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計將會更優(yōu)化，取得令人滿意的系統(tǒng)設(shè)計。本文介紹的110KV變電站電氣系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)、布置、配置等實在長期工作實踐的基礎(chǔ)上得到的體會，望能為電力行業(yè)的同仁們參考，所設(shè)不足之處還望批評指正。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：高層樓宇；電氣系統(tǒng)；節(jié)能；問題分析；解決路徑
中圖分類號：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、導(dǎo)言
我國高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能方面現(xiàn)存的一些不合理現(xiàn)狀，我們應(yīng)結(jié)合建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能基本原則和多年的知識積累和設(shè)計工作經(jīng)驗，從變壓器技術(shù)經(jīng)濟性選擇、降低供配電線路損耗、綠色節(jié)能照明、電機拖拽系統(tǒng)變頻調(diào)速等方面，采取措施做好高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能降耗，有效提高電氣系統(tǒng)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(shè)備發(fā)揮出其優(yōu)良的電氣性能。
二、高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)中存在的問題分析
（一）變壓器存在的節(jié)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(dāng)中引入，之后，通過隔層的相應(yīng)設(shè)備以10KV的配電變壓器向各機電設(shè)備進(jìn)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(tǒng)損耗的電量的10%以上的時候，應(yīng)該根據(jù)實際具體情況是否考慮是否將其淘汰的問題，因為目前現(xiàn)代的高層樓宇的智能化水平已經(jīng)達(dá)到了比較高的層次，大多數(shù)配電變壓器通過一段時間運行之后就已經(jīng)不再適應(yīng)和滿足高層樓宇建設(shè)和發(fā)展的需求。但是，在我國的1990年代以前所修建的高層樓宇當(dāng)中，有許多目前正在使用的配電電壓器已經(jīng)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(xiàn)代社會所推廣的新型的節(jié)能配電變壓器相比較來說要多耗出70%以上的電，并且其負(fù)載損耗也要高出大約五成以上。加上這些老的設(shè)備長期以來都是不合理地進(jìn)行運行的，嚴(yán)重缺乏有效的管理和良好的維護(hù)，所以其老化的現(xiàn)象特別嚴(yán)重，這就大大增加了變壓器進(jìn)行運行過程中的綜合能耗總量。同時，在進(jìn)行供電系統(tǒng)的設(shè)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(rèn)為配電便器是具有負(fù)荷能力的，容量應(yīng)該按照高層樓宇建筑所需要的容量來進(jìn)行計算符合負(fù)載或者接近滿負(fù)載來進(jìn)行選擇。但是，這種一種比較錯誤的已經(jīng)無法適應(yīng)時展的選型設(shè)計的力量，其錯誤之處在于誤認(rèn)為變壓器在較長的事件之內(nèi)處于“滿負(fù)荷”運行工況能夠大大提高運行經(jīng)濟型、節(jié)省建筑電氣設(shè)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(zhuǎn)換效率超過 95%以上的電氣設(shè)備，但是其高效率智能在變壓器處于 50%～60%負(fù)載的狀況下才能夠獲得，變壓器能量轉(zhuǎn)換效率和變壓器負(fù)載率之間并不是完全呈現(xiàn)成正比例關(guān)系的，所以我們應(yīng)該從經(jīng)濟性、技術(shù)性、運行高效性等諸多層面，從最大限度發(fā)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(jìn)行變壓器選型設(shè)計。與此同時，在進(jìn)行變壓器選型的過程中，還應(yīng)當(dāng)充分考慮變壓器運行環(huán)境溫度、運行方式等其他相關(guān)因素，防止出現(xiàn)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(tǒng)的電能損耗。
（二）供配電線路的節(jié)能問題
在高層樓宇建筑中，使用各型號的供配電導(dǎo)線電纜不計其數(shù)。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(tǒng)節(jié)能的主要部分。但是，在一些早期建設(shè)的高層樓宇建筑中通常情況下都普遍存在導(dǎo)線截面選型不合理，布線迂回混亂，絕緣老化嚴(yán)重等許多問題，導(dǎo)致高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)電能浪費特別嚴(yán)重。并且，隨著高層樓宇建筑各機電設(shè)備系統(tǒng)對電能需求量的不斷增加，就會致使原設(shè)計的供配電線路經(jīng)濟截面和電氣系統(tǒng)運行時實際需求經(jīng)濟截面間存在嚴(yán)重不匹配情況，造成供配電線路長期運行在低效工況狀態(tài)，線路損耗大大得到了增加，影響了建筑物內(nèi)部各個機電設(shè)備系統(tǒng)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(wù)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(fù)擔(dān)。
（三）照明系統(tǒng)的節(jié)能問題
在很多高層樓宇建筑照明系統(tǒng)中，因為傳統(tǒng)設(shè)計理念以及設(shè)計方案還沒有較好地和現(xiàn)代高層樓宇建筑發(fā)展有效地進(jìn)行接軌，很多樓宇建筑電氣系統(tǒng)中存在照明系統(tǒng)光源燈具類型選擇不合理、匹配性能差、照度設(shè)計難以達(dá)標(biāo)和智能節(jié)能控制管理水平低、綜合服務(wù)差、能耗較大等等許多問題，導(dǎo)致了高層樓宇建筑照明系統(tǒng)無法發(fā)揮其應(yīng)有的良好燈光效果，這不僅導(dǎo)致了很大的電能資源浪費，還嚴(yán)重影響了人們正常工作、學(xué)習(xí)、休息質(zhì)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(yuǎn)節(jié)能經(jīng)濟 的發(fā)展。9W 緊湊節(jié)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(shù)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(jié)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于緊湊型節(jié)能燈具。然而，從一年的運行費用來看，緊湊型節(jié)能燈具經(jīng)一年運行后，不僅其節(jié)能費用收回了燈具前期投資成本，同時還節(jié)省了 9.2 元人民幣。而在高層樓宇建筑中，照明燈具的數(shù)量是非常巨大的，如果在建筑電氣照明系統(tǒng)中合理選擇節(jié)能燈具，所獲得的經(jīng)濟效益應(yīng)該是非?？捎^的。
（四）電機拖拽系統(tǒng)的節(jié)能問題
電機拖拽系統(tǒng)是現(xiàn)代高層樓宇建筑智能人性化服務(wù)水平的重要體現(xiàn)之一，同時還是建筑電氣系統(tǒng)一個較大的電能消耗單元。我們在日常運行維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)，電機拖拽系統(tǒng)普遍存在著運行方案的設(shè)計不合理、需求調(diào)度智能分配自動化水平低、綜合維護(hù)措施不到位等許多情況，導(dǎo)致建筑電氣系統(tǒng)中的電機拖拽系統(tǒng)長期運行在低效工況區(qū)，不僅造成大量的電能浪費，同時還由于電機拖拽系統(tǒng)長期處于不平衡運行工況，大量發(fā)熱降低電機系統(tǒng)綜合使用壽命。
（五）日常運行維護(hù)管理措施的節(jié)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(tài)；辦公室人員的節(jié)能意識不強，沒有養(yǎng)成隨手關(guān)燈、關(guān)風(fēng)扇、關(guān)空調(diào)、關(guān)電腦等習(xí)慣，經(jīng)常出現(xiàn)電腦、空調(diào)、甚至燈具等 24 小時運行情況；空調(diào)溫度調(diào)節(jié)過高或過低，一方面降低了空調(diào)系統(tǒng)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(tǒng)能耗。因此，在日常工作中，培養(yǎng)辦公室、工作人員等的節(jié)能降耗意識，并對整個電氣系統(tǒng)實施合理完善的檢修維護(hù)，在一定程度上可上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 高層樓宇建筑電氣節(jié)能技術(shù)研究以推動建筑電氣節(jié)能工作的順利開展。
三、高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)遵循的原則
（一）適用原則
就是首先要在滿足建筑物內(nèi)部各機電系統(tǒng)正常運行動力需求和營造良好人工環(huán)境必要能源要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)機電設(shè)備對于電力負(fù)荷容量、電能綜合質(zhì)量、以及供電可靠性等方面，來優(yōu)化高層樓宇建筑供配電系統(tǒng)，促進(jìn)整個建筑電氣系統(tǒng)中電能資源得到充分合理的利用。
（二）實際原則
在技術(shù)性滿足高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)需求時，要結(jié)合工程實際情況充分考慮實際應(yīng)用經(jīng)濟效益，并合理選用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備及材料，使在節(jié)能過程中增加的投資成本能夠在較短的時間內(nèi)通過節(jié)約電費等手段將其收回，提高整個建筑電氣系統(tǒng)經(jīng)濟性能。
（三）優(yōu)化節(jié)能性原則
要充分考慮高層樓宇建筑內(nèi)部的電氣負(fù)荷類型、容量、以及用電等級等因素，并采取相應(yīng)技術(shù)措施減少或消除與發(fā)揮高層樓宇構(gòu)建物功能無關(guān)的電能消耗，比如：通過控制系統(tǒng)優(yōu)化降低電氣設(shè)備自身電能浪費；通過綜合布線優(yōu)化方式建設(shè)供配電線路上的電能消耗；通過變頻調(diào)速提高電機拖動系統(tǒng)綜合運行效率等，這些是建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能主要切入點。建筑照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計應(yīng)遵循綠色節(jié)能照明要求，即高層樓宇建筑物綠色照明并不只關(guān)心照明節(jié)能方面，還應(yīng)從有益于提高人們實際生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)效率、以及生活質(zhì)量等方面進(jìn)行充分考慮。因此，建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究應(yīng)始終貫徹以人為本、經(jīng)濟舒適、科學(xué)合理、技術(shù)經(jīng)濟、節(jié)能降耗、以及綠色環(huán)保等原則。
四、高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)方案
（一）配電變壓器節(jié)能技術(shù)方案的總體思路
配電變壓器節(jié)能經(jīng)濟運行方式的優(yōu)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(jìn)行討論。如要求從節(jié)約有功電量為主角度入手進(jìn)行變壓器節(jié)能經(jīng)濟運行方式研究時，則應(yīng)按變壓器有功功率經(jīng)濟運行方式進(jìn)行優(yōu)化比較分析；如要求從提高變壓器運行功率因數(shù)為主角度入手進(jìn)行變壓器節(jié)能經(jīng)濟運行方式研究時，則應(yīng)按變壓器無功功率經(jīng)濟運行方式進(jìn)行優(yōu)化比較分析；如需要兼顧兩者或以降低供配電系統(tǒng)網(wǎng)損為主角度入手進(jìn)行變壓器節(jié)能經(jīng)濟運行方式研究時，則應(yīng)按變壓器綜合功率經(jīng)濟運行方式進(jìn)行優(yōu)化比較分析。高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能不僅要考慮有功功率節(jié)能方面，同時還要考慮無功功率節(jié)能特性，因此，在進(jìn)行變壓器節(jié)能經(jīng)濟運行方式優(yōu)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(tǒng)網(wǎng)損最小的節(jié)能經(jīng)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(fù)載經(jīng)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(tǒng)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(xiàn)資料和實際設(shè)計工作經(jīng)驗可知，在建筑物內(nèi)部用電負(fù)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(fù)載量的分配不同其變壓器系統(tǒng)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(fù)載進(jìn)行經(jīng)濟分配，從而使各變壓器均運行在最優(yōu)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(tǒng)最低值，達(dá)到節(jié)能降耗的目。
（三）保持配電變壓器三相負(fù)荷實時平衡
當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷處于不平衡狀態(tài)時，就會造成變壓器三相壓差過大，從而產(chǎn)生負(fù)序電壓，導(dǎo)致供配電系統(tǒng)電壓發(fā)生波動，影響電壓質(zhì)量和供配電系統(tǒng)安全可靠運行。由于變壓器某相繞組中負(fù)荷電流過大，就會導(dǎo)致該繞組的銅損增大，增大變壓器損耗；負(fù)荷三相不平衡還會造成變壓器內(nèi)部磁路發(fā)生不平衡，從而形成大量的漏磁通，且在流經(jīng)銅皮、變壓器鐵心夾件等部件，就會發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象，增大變壓器內(nèi)部雜散損耗。因此，在高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計、施工、以及后期運行維護(hù)過程中，應(yīng)該對電力負(fù)荷進(jìn)行充分統(tǒng)計分析，設(shè)計出高效經(jīng)濟合理的供配電系統(tǒng)布線方案，并采取先進(jìn)的技術(shù)手段措施，保持變壓器運行時其三相負(fù)荷長期處于近似平衡工況；變壓器選擇應(yīng)盡量選在負(fù)荷中心位置。并在后期運行維護(hù)過程中通過監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測供配電系統(tǒng)電壓水平，并對不合理運行工況進(jìn)行及時調(diào)整；對于高層樓宇建筑中的大容量單相電氣設(shè)備，應(yīng)設(shè)專用單相變壓器，并直接接在供配電系統(tǒng)的高壓網(wǎng)絡(luò)上；同時采取相應(yīng)無功補償及消諧裝置，提高供配電系統(tǒng)功率因素，保證高層樓宇建筑電氣供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟的高下運行。
（四）選用新型節(jié)能變壓器
從大量實際工作經(jīng)驗來看，當(dāng)配電變壓器運行過程中其過電壓水平達(dá)到額定電壓值 5%時，其內(nèi)部鐵損量將會增加到 15%；而當(dāng)配電變壓器的過電壓水平達(dá)到額定電壓值的 10%運行，其內(nèi)部鐵損量則會急劇增高到額定時的 50%以上，且變壓器內(nèi)部空載電流值也會大幅度增加，從而增大了供配電系統(tǒng)中的無功損耗總量。因此，選用新型節(jié)能配電變壓器對提高建筑電氣系統(tǒng)電能使用效率具有非常大的工程實際意義。自動調(diào)壓器是一種可以自動跟蹤供配電系統(tǒng)中輸入電壓值的變化（主要由電力系統(tǒng)中負(fù)載波動引起）值而通過內(nèi)部電壓的自動調(diào)節(jié)，保證整個電壓輸出穩(wěn)定。自動調(diào)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(tǒng)電壓處于 20%波動范圍內(nèi)，利用內(nèi)部相應(yīng)控制器對整個電壓進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，保證其輸出電壓的恒定，從而有效提高供配電系統(tǒng)的供電電能質(zhì)量水平，保證建筑電氣系統(tǒng)高效穩(wěn)定的運行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
（五）供配電線路節(jié)能技術(shù)方案
在進(jìn)行高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該根據(jù)建筑物內(nèi)部機電設(shè)備負(fù)荷容量及分布、供電距離、機電設(shè)備特性等因素，進(jìn)行科學(xué)合理布線。整個供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單清晰可靠，且各機電設(shè)備系統(tǒng)配電級數(shù)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(fù)雜的交叉性互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其總長度較長，通常在數(shù)萬米甚至幾十萬米以上，線路上電能總損耗量相當(dāng)大，所以供電線路節(jié)能技術(shù)方案研究也是建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能研究的一個重點。
（1）合理選用導(dǎo)線類型
從技術(shù)經(jīng)濟性角度出發(fā)，選用電導(dǎo)率較小的新型材質(zhì)導(dǎo)線。在工程實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)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(jìn)行線路布線方案設(shè)計時，要充分結(jié)合節(jié)約用銅，經(jīng)濟實惠原則。對于負(fù)荷容量較大的一類、二類建筑中應(yīng)選用銅導(dǎo)線，而對于三類或負(fù)荷量較小的其它建筑物中宜選用鋁芯導(dǎo)線，以提高其經(jīng)濟性能。
（2）減少輸電線路長度
在進(jìn)行變配電所選址規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)盡量將其設(shè)置在靠近負(fù)荷中心位置，且變配電所的低壓配電室應(yīng)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(dá)到節(jié)能降耗的目的。
（3）增大線纜截面
在高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計時，不可避免的會出現(xiàn)某些機電設(shè)備距離饋電系統(tǒng)較遠(yuǎn)的情況，這樣在進(jìn)行較遠(yuǎn)線路選型設(shè)計時，除了要滿足線路基本載流量、動熱穩(wěn)定、電壓降、以及保護(hù)配合需要等基本功能條件下，應(yīng)可根據(jù)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(shù)據(jù)來看，當(dāng)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(dá)到很好的節(jié)能經(jīng)濟效果。
（4）采取就地?zé)o功補償措施
高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)中，如果向供電點較遠(yuǎn)且無功功率需求較大的電氣設(shè)備供電時，除了采取上述措施外，還應(yīng)采用就地?zé)o功補償措施以減少線路上相應(yīng)無功傳輸損耗，保證電氣設(shè)備高效穩(wěn)定的運行，到達(dá)節(jié)能降耗的目的。
參考文獻(xiàn)：
[1]廖彤杰.淺析企業(yè)電氣系統(tǒng)節(jié)能降耗措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)：2012（8）.
關(guān)鍵詞:變電站設(shè)計;電氣接地;接地電阻;導(dǎo)體
中圖分類號:TM862文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2010)04-0031-02
變電站的接地系統(tǒng)是維護(hù)電力系統(tǒng)安全、可靠運行,保障運行人員和電氣設(shè)備安全的根本保證和重要措施。近年來,隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,故障時經(jīng)地網(wǎng)流散的電流越來越大,故障時地網(wǎng)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(fā)生,給運行人員和檢修人員的安全帶來威脅,同時使一次設(shè)備的絕緣遭到破壞,進(jìn)而擴大事故,給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)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(shù)展開分析討論,以期獲得可靠的電氣接地技術(shù)的相關(guān)方法及經(jīng)驗,并和廣大同行分享。
一、電氣接地技術(shù)概述
接地網(wǎng)作為變電站交直流設(shè)備接地及防雷保護(hù)接地,對系統(tǒng)的安全運行起著重要的作用。由于接地網(wǎng)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(jié)果。隨著電力系統(tǒng)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(fā)生。因此,接地問題越來越受到重視。接地的實質(zhì)是控制變電站發(fā)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(shè)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(wǎng)合格的一個重要參數(shù),但不是唯一的參數(shù)。
隨著電力系統(tǒng)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(tǒng)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(fā),不管在什么情況下,都應(yīng)該驗算地網(wǎng)的接觸電勢和跨步電壓,必要時應(yīng)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(shè)計所最常采用的方法。
二、變電站超高電壓接地系統(tǒng)設(shè)計
(一)入地短路電流
Imax是考慮到換流站長期發(fā)展規(guī)劃時的最大接地短路電流,取值為50kA。
In為發(fā)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(dāng)變壓器只有1個中性點,發(fā)生所內(nèi)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(fā)生所內(nèi)接地時,取In=30%Imax=15kA。
Ke1為短路時,與變電所接地網(wǎng)相連的所有避雷線的分流系數(shù),Ke1應(yīng)由避雷線的出線回路數(shù)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(yīng)根據(jù)出線所跨走廊的分流效果做出相應(yīng)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(cè)的分流系數(shù),一般取0.18,這僅適于變電所內(nèi)有變壓器中性點接地的所外接地。
經(jīng)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(jié)果明顯大于(2)式,故取(1)式的計算結(jié)果,在乘以發(fā)展系數(shù)1.2,得出入地電流為I=30.2kA。
(二)接地網(wǎng)面積選擇
取土壤電阻率為500Ω•m,接地網(wǎng)埋深為0.6m,網(wǎng)格間距為10m,導(dǎo)體等值半徑為0.02m,水平接地網(wǎng)面積從100×100m2逐漸增加到600×600m2。隨著接地網(wǎng)面積的增加接地電阻值在不斷減少。在200×200m2以后,接地網(wǎng)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(dǎo)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(jù)我國電力行業(yè)接地規(guī)程的規(guī)定:有效接地和低電阻接地系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電站接地裝置的接地電阻R一般情況下應(yīng)滿足R
我國電力行業(yè)接地規(guī)程中還規(guī)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(tǒng)的安全結(jié)合起來考慮,在二者之間求得一個較好的平衡。系統(tǒng)正常工作時地網(wǎng)電位接近于零,而故障時流過地網(wǎng)的電流將在地網(wǎng)接地電阻上產(chǎn)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(yīng)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(shè)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(yīng)接地電阻R應(yīng)小于0.165344Ω。
(四)接地導(dǎo)體截面積
接地導(dǎo)體截面一般根據(jù)熱穩(wěn)定性來確定,通過接地導(dǎo)體的電流最大的情況一般發(fā)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(jù)我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《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(wěn)定值,A(根據(jù)系統(tǒng)5至10年的發(fā)展規(guī)劃,按系統(tǒng)最大運行方式確定);
C為接地線材料的穩(wěn)定系數(shù),根據(jù)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(dǎo)體K取70,銅導(dǎo)體K取210,鋁導(dǎo)體K取120);
tj為短路等效持續(xù)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(jù)(IEEEStd665-1995)發(fā)電站接地標(biāo)準(zhǔn)中的推薦熱穩(wěn)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(jié)合地網(wǎng)的自然腐蝕,應(yīng)采用的接地體最小截面積應(yīng)為:
Smin=S(1+a)n
上式中,S為滿足熱穩(wěn)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(wǎng)使用年限。
根據(jù)相關(guān)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(yīng)不小于642 mm2。
三、結(jié)語
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,電網(wǎng)容量的增大,電力系統(tǒng)發(fā)生故障時經(jīng)接地網(wǎng)流散和電流愈來愈大,短路電流往往會達(dá)到幾十千安,接地電阻若有很小的誤差即可導(dǎo)致難以彌補的損害,所以,近年來變電站電氣接地系統(tǒng)的設(shè)計,其設(shè)計重點已經(jīng)轉(zhuǎn)向如何準(zhǔn)確地測量和計算接地網(wǎng)的接地電阻。
本論文主要針對電氣接地系統(tǒng),給出了詳細(xì)的接地設(shè)計方案和參數(shù)計算,對于變電站超高壓接地系統(tǒng)的設(shè)計,無論是在設(shè)計計算還是在系統(tǒng)應(yīng)用方面,均有一定的借鑒指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：建筑電氣消防 ；策略 ；建筑安全
中圖分類號：TU998.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
1 建筑電氣消防設(shè)計的相關(guān)問題
1.1 電路鋪設(shè)問題
電路鋪設(shè)是在進(jìn)行建筑電氣系統(tǒng)實施時包括消防系統(tǒng)都要首先進(jìn)行的環(huán)節(jié) ，同時也是最易形成建筑火災(zāi)隱患的因素 ，為了不影響建筑外觀 ，一般都會將電路線鋪設(shè)到墻體之內(nèi)或埋藏到地下 ，總之是很少將線路暴露在外界環(huán)境之中以避免線路易老化硬化現(xiàn)象。一般來說 ，在進(jìn)行鋪設(shè)電路之前要先在墻內(nèi)或地下鋪設(shè)金屬導(dǎo)管 ，然后在金屬管內(nèi)穿線纜 ，一是可以防止外界環(huán)境的侵蝕 ，二是在發(fā)生火災(zāi)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(dǎo)管用于代替金屬導(dǎo)管 ，在發(fā)生火災(zāi)后 ，塑料導(dǎo)管室是很容易燃燒起來發(fā)生損壞 ，從而直接影響管內(nèi)線路導(dǎo)致電路短路 ，這樣會造成建筑控制系統(tǒng)包括消防系統(tǒng)的正常工作 ，起不到預(yù)防火災(zāi)和在發(fā)生火災(zāi)后降低損失程度的作用。
1.2 消防水泵開關(guān)設(shè)計問題
電氣消防系統(tǒng)中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是消防水泵 ，它關(guān)系到整個消防系統(tǒng)的順暢運行 ，因此在設(shè)計時要力求合理。一般來說開關(guān)應(yīng)設(shè)計為本控和聯(lián)控兩種控制方式 ，開關(guān)處于聯(lián)控狀態(tài)時 ，火災(zāi)發(fā)生后 ，建筑體內(nèi)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(tǒng) ，此時開關(guān)會自動開啟 ，從而保證水泵啟動正常 ，確保消防系統(tǒng)的保護(hù)功能得以實施 ；但當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題如溫度傳感器失靈等影響了開關(guān)自動開啟 ，則需要調(diào)到本控狀態(tài)進(jìn)行手動開啟 ，以保證消防系統(tǒng)的正常運行。在實際工程實施中 ，會經(jīng)常遇到開關(guān)安置不合理 ，離事故發(fā)生處太近 ，火災(zāi)發(fā)生時人們無法到達(dá)開關(guān)位置開啟水泵開關(guān) ，從而嚴(yán)重影響消防系統(tǒng)的運行。
1.3 供電系統(tǒng)的設(shè)計問題
正常供電是保證消防系統(tǒng)正常運行的前提 ，直接關(guān)系到人身財產(chǎn)安全。但是進(jìn)行消防系統(tǒng)設(shè)計時 ，設(shè)計人員往往都是去查以往資料和公司固有的設(shè)計圖紙 ，很少會去現(xiàn)場根據(jù)實際情況進(jìn)行分析設(shè)計 ，對消防系統(tǒng)的運行時長和所需電流強度以及整個系統(tǒng)的供電功率沒有進(jìn)行深入研究 ，致使在設(shè)計實施之后造成供電不足、電壓超負(fù)荷現(xiàn)象 ，從而導(dǎo)致了電氣消防系統(tǒng)的不能正常工作現(xiàn)象的發(fā)生 ，帶來了極大的安全隱患。
1.4 傳感裝置安放問題
現(xiàn)場的傳感器裝置主要包括溫度和煙霧傳感裝置 ，是系統(tǒng)能夠做出正確消防指示的唯一反饋路徑。在實際設(shè)計時 ，設(shè)計師應(yīng)認(rèn)真權(quán)衡最佳控制點位 ，根據(jù)現(xiàn)場情況安裝傳感裝置 ，但是在現(xiàn)實施工中 ，設(shè)計師不會現(xiàn)場實地考察 ，圖紙點位與現(xiàn)場安裝位置有所差異，且都是沒有經(jīng)過實測就想當(dāng)然安裝傳感器，從而大大降低了消防系統(tǒng)的敏感度 ，即使采用了最先進(jìn)的傳感設(shè)備也不能物盡其用。
2 應(yīng)對策略
2.1 加強電路鋪設(shè)工作
在進(jìn)行線路鋪設(shè)時 ，要首先進(jìn)行實地考察、研究分析建筑結(jié)構(gòu) ，仔細(xì)繪制線路鋪設(shè)路線圖紙且符合國家相關(guān)規(guī)定 ，在進(jìn)行鋪設(shè)時要嚴(yán)格執(zhí)行圖紙。實地施工時 ，在地下和墻體內(nèi)必須首先鋪設(shè)金屬或 PVC 導(dǎo)管 ，監(jiān)工人員做好監(jiān)工工作 ，切勿以次充好 ，用塑料導(dǎo)管替代金屬或 PVC 導(dǎo)管 ，以避免火災(zāi)事故對系統(tǒng)電路線路的影響。鋪設(shè)的金屬導(dǎo)管和金屬槽同時也要做好防火防腐處理 ，例如外側(cè)涂刷一層防火材料漆等等。
2.2 合理設(shè)計消防水泵開關(guān)
在設(shè)計時要求消防水泵開啟功能具有本控和聯(lián)控兩種狀態(tài) ，便于當(dāng)因設(shè)備故障導(dǎo)致聯(lián)控?zé)o法啟動水泵時可以手動開啟水泵。此外手動開關(guān)要多點放置 ，以保證每一區(qū)域都能開啟消防安全系統(tǒng)，避免火災(zāi)發(fā)生后能夠及時開啟水泵。聯(lián)控狀態(tài)時，要認(rèn)真分析建筑內(nèi)處于何種條件后啟動聯(lián)控消防 ，根據(jù)實地情況設(shè)定溫度、煙霧等參數(shù)值 ，從而保證系統(tǒng)的自動消防功能。
2.3 加強消防供電系統(tǒng)設(shè)計
在進(jìn)行供電配電系統(tǒng)設(shè)計時 ，要首先對整個建筑項目進(jìn)行綜合分析以及合理斟酌 ，確保兩個系統(tǒng)的有效連接 ，保證能夠持續(xù)給電氣建筑消防系統(tǒng)供電 ，從而保證系統(tǒng)的消防功能。配電系統(tǒng)實地實施時 ，要認(rèn)真研究系統(tǒng)的供電功率、系統(tǒng)正常工作所需的能耗和用電時長、電流強度 ，充分發(fā)揮消防供電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)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(chǎn)安全。
2.4 其他
認(rèn)真評估現(xiàn)場情況 ，仔細(xì)選取控制點位 ，確保傳感器裝置能盡可能的發(fā)揮最大功效。此外不能一味的最求數(shù)量 ，認(rèn)為安裝傳感器的數(shù)量越多消防系統(tǒng)就是最好的 ，要進(jìn)行科學(xué)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(tǒng)，做好聯(lián)控工作，在預(yù)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(jié)論
建筑電氣消防系統(tǒng)的設(shè)計十分關(guān)鍵 ，通過本文對建筑消防問題的探析 ，希望能夠引起相關(guān)設(shè)計人員的重視以及對設(shè)計解決方案有一定的指導(dǎo)和參考意義 ，建筑消防系統(tǒng)關(guān)系到人員的生命安全以及設(shè)備安全 ，能夠及時報警并針對火災(zāi)情況迅速做出補救措施方案是避免人員傷亡和財產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失的必要途徑 ，期望設(shè)計人員一絲不茍嚴(yán)肅認(rèn)真 ，合理的控制和加強建筑電氣消防系統(tǒng)的設(shè)計方案 ，以促進(jìn)我國建筑施工行業(yè)的穩(wěn)步前行。
參考文獻(xiàn)
[關(guān)鍵詞]液壓實驗臺、比例換向閥、PLC、CAT
中圖分類號：TH702 文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)實驗臺的使用緊密圍繞培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的核心目標(biāo)，從生產(chǎn)實踐出發(fā)，可實現(xiàn)機械、電氣、液壓等多學(xué)科的交叉融合，學(xué)生通過完成液壓實驗，可以培養(yǎng)學(xué)生動手能力、理論與實踐相結(jié)合能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力，在實驗過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)作用，使學(xué)生掌握機電液一體化的實踐與應(yīng)用技巧，提高學(xué)生對液壓系統(tǒng)的設(shè)計和分析能力，該液壓傳動實驗設(shè)備將為液壓相關(guān)課程的教學(xué)及應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)發(fā)揮極其重要的作用[1]。
2 液壓實驗臺系統(tǒng)的設(shè)計
實驗臺融合了機械、電氣、液壓等技術(shù)，使用通用的定量和變量結(jié)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(tǒng)的功能得到極大的擴展，更符合企業(yè)實際；實驗臺集成壓力、流量、轉(zhuǎn)速等多種傳感器，可對液壓系統(tǒng)各參數(shù)進(jìn)行測量，對閥類元件各項性能參數(shù)進(jìn)行跟蹤檢測；為了提高系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集技術(shù)，可以實時地完成對被測對象的數(shù)據(jù)采集、運算和存儲工作；采用可編程控制器對實驗過程進(jìn)行控制，并使其能與PC通訊，具有自動控制、在線編程監(jiān)控功能；引入液壓仿真軟件AMESim，能夠?qū)σ簤夯芈愤M(jìn)行仿真演示，幫助學(xué)生更好地理解系統(tǒng)的原理[2]。
實驗臺控制系統(tǒng)采用AC220V供電，電磁閥采用DC24V供電；能夠?qū)崿F(xiàn)由電磁換向閥對各個回路的動作進(jìn)行控制；能夠?qū)崿F(xiàn)對液壓系統(tǒng)中定量泵電動機、變量泵電動機的起動、停止控制；能夠?qū)σ簤夯芈穳毫α髁?、液壓缸伸縮運動位置等模擬信號進(jìn)行采集、監(jiān)測；使用西門子S7-200 PLC，并結(jié)合計算機進(jìn)行控制，使實驗的過程貼近生產(chǎn)實際；電氣系統(tǒng)工作要安全、可靠；配合一些基礎(chǔ)的閥類元件，該實驗臺要能夠承擔(dān)液壓傳動類、液壓比例控制等相關(guān)實驗任務(wù)[3]。
3 電液比例控制技術(shù)
該實驗臺中應(yīng)用了電液比例控制技術(shù)。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(guān)系，當(dāng)改變指令信號時，輸出被控量會成比例的發(fā)生變化的新技術(shù)。電液比例控制就是通過對輸入電流的比例調(diào)節(jié)達(dá)到對液壓量的比例控制。電液比例閥是電液比例控制技術(shù)的產(chǎn)物，它以傳統(tǒng)液壓控制閥為基礎(chǔ)，采用模擬式電-機械轉(zhuǎn)換機構(gòu)，可把指令電信號變?yōu)槲灰菩盘栞敵?，改變閥芯位移，連續(xù)成比例的地控制液壓系統(tǒng)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(jīng)濟性看，比例閥接近開關(guān)控制閥，因此，電液比例閥兼有兩者的很多優(yōu)點：
（1）利用電信號便于遠(yuǎn)程的傳輸特點，可以實現(xiàn)自控、程控或遙控，使閥的位置上的設(shè)計靈活性以及實驗臺的設(shè)計柔性得到提高。
（2）結(jié)合液壓技術(shù)與微電子技術(shù)，有利于實現(xiàn)機電液一體化。
（3）抗污能力強，維護(hù)和保養(yǎng)方便，具有良好的節(jié)能效果。
（4）系統(tǒng)輸入一定大小與正負(fù)的指令電信號，可對流體壓力、流量等參數(shù)成比例的調(diào)節(jié)，使執(zhí)行元件的力、方向與速度得到連續(xù)性地控制，最終實現(xiàn)無級調(diào)速。
（5）采用反饋與校正提高閥的穩(wěn)態(tài)精度與動態(tài)響應(yīng)品質(zhì)，實現(xiàn)特定控制目的。
（6）可在電液比例控制器中預(yù)設(shè)定斜坡信號，實現(xiàn)執(zhí)行元件準(zhǔn)確無沖擊地加速、減速過程，改善動作質(zhì)量縮短工作循環(huán)時間[4]。
4 AMESim液壓系統(tǒng)仿真
由于液壓系統(tǒng)仿真建模過程的復(fù)雜性，以及為了便于液壓系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)合仿真，近些年來國外尤其是歐洲陸續(xù)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(yīng)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(xué)科領(lǐng)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(yè)設(shè)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(diào)的數(shù)學(xué)模型建模中解放出來，從而更專注系統(tǒng)特性的研究，AMESim的兼容性也非常好，可以實現(xiàn)與現(xiàn)在機、電、液、熱、控等各個領(lǐng)域主流仿真軟件的聯(lián)合仿真。我們利用該軟件對實驗系統(tǒng)進(jìn)行仿真，可以幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)現(xiàn)象。
5 結(jié)論
分析國內(nèi)外現(xiàn)有的液壓實驗臺的特點，根據(jù)現(xiàn)行的國家和機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)試驗方法的要求，設(shè)計了液壓實驗臺系統(tǒng)；綜合運用電液比例控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)、計算機輔助控制及測試技術(shù)等，使液壓實驗臺系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)其期望的功能；通過應(yīng)用液壓仿真軟件AMESim的仿真分析，對實驗系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真[4]。利用該實驗臺能夠幫助學(xué)生對理論課程內(nèi)學(xué)到的相關(guān)知識進(jìn)行更好的理解，對教學(xué)有一定的幫助。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞: 變電站; 電氣一次部分; 主接線設(shè)計; 監(jiān)控系統(tǒng);
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(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
1 變電站電氣一次部分設(shè)計
以500kV 樞紐變電站為例說明電氣一次部分設(shè)計。500kV 超高壓變電站容量大、電壓高、出線回路數(shù)多, 是電力輸送的樞紐性變電站。該樞紐變電站包含500kV 進(jìn)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(fù)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(tǒng)按照無窮大考慮。
1. 1主接線設(shè)計
變電站電氣一次部分的設(shè)計主要是主接線的設(shè)計。主接線是由高壓電器設(shè)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(shè)備的作用、連接方式和各回路間的相互關(guān)系, 構(gòu)成了變電站電氣部分的主體。主接線是電力系統(tǒng)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(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活以及配電裝置的布置、繼電保護(hù)的配置、自動裝置和控制方式的選擇, 因此, 它的設(shè)計必須滿足工作可靠、調(diào)度靈活、運行檢修方便且具有經(jīng)濟性和發(fā)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(guān)重要, 容量選擇小了, 不滿足負(fù)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(guī)劃負(fù)荷考慮, 并應(yīng)按照其中一臺停用時其余變壓器能滿足變電所最大負(fù)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(shè)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(jīng)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?zāi)妇€的熱穩(wěn)定和電暈條件校驗?zāi)妇€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(jù)斷路器裝設(shè)地點和構(gòu)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(shè)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(shù)參數(shù)
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(tài)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(wěn)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(wěn)定要求。
3)熱穩(wěn)定校驗:
設(shè)后備保護(hù)時間為1. 9s, 根據(jù)所選斷路器的參數(shù)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(shè)備短路時的持續(xù)時間為: t1 = 1.9s+ 0.03s+ 0.02s= 1.95s。
短路時的熱效應(yīng): QK 500 =·t1 = ( 12. 64kA )2×1.95s= 31. 55kA2·s; 允許的熱效應(yīng): Q´K 500 =( 63kA )2 ×5s= 19845kA2·S> QK 500。所以, 該斷路器滿足熱穩(wěn)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(cè)隔離開關(guān)的選擇
1)為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全, 選擇隔離開關(guān)帶接地刀閘。
2)該隔離開關(guān)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(guān)額定電壓Ue≥110kV, 且隔離開關(guān)的額定電流大于流過斷路器的最大持續(xù)電流897. 22A。
4)所以, 選擇GW4- 110 /1000 型單接地高壓隔離開關(guān)主要技術(shù)參數(shù), 見表2。
表2、GW4- 110 /1000 型單接地高壓隔離開關(guān)主要技術(shù)參數(shù)
2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
變電站電氣一次部分監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行, 降低變電站造價兩方面起著重要的作用。應(yīng)用于變電站的監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)能在信息技術(shù)和通訊技術(shù)的協(xié)助之下, 實時監(jiān)測變電站電氣一次部分設(shè)備的狀態(tài)和運行數(shù)據(jù), 在獲取相關(guān)信息后, 應(yīng)對監(jiān)控信息進(jìn)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(jiān)控終端, 為管理者和運行人員的決策提供直觀的依據(jù)。
2. 1PLC的選擇和設(shè)計
PLC的高可靠性和穩(wěn)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(jìn)行編程。因此, 選用PLC 來實現(xiàn)變電站電氣一次部分監(jiān)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(shù)進(jìn)行統(tǒng)計, 還需在實際I/O 點數(shù)的基礎(chǔ)上留出20% ~ 30% 的備用量, 使系統(tǒng)具備擴展能力。分析該系統(tǒng)的控制任務(wù), 選用西門子公司的S7- 300系列產(chǎn)品能滿足控制系統(tǒng)的要求, S7 -300采用模塊化結(jié)構(gòu), 運行速度快, 各種模塊可進(jìn)行廣泛的組合, 實現(xiàn)控制功能。
PLC 系統(tǒng)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(xié)議, 能較容易地和包括IPC 在內(nèi)的其它支持以太網(wǎng)的設(shè)備之間自由通信。數(shù)字量輸入模塊選擇SM321 ( D I 32 x DC24V ), 數(shù)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(tài)軟件的設(shè)計
組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件, 它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境, 使用靈活的組態(tài)方式, 為用戶提供快速構(gòu)建自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。
為監(jiān)控變電站一次部分設(shè)備和參數(shù)采用“組態(tài)王”進(jìn)行人機界面的工程設(shè)計。設(shè)計步驟: ( 1)設(shè)計圖形界面, 建立PLC 設(shè)備; ( 2) 創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)
庫, 使檢測數(shù)據(jù)點與PLC中的數(shù)據(jù)對應(yīng)起來。這些數(shù)據(jù)包括PLC 采集的變電站監(jiān)控數(shù)據(jù)和組態(tài)軟件寫入PLC 的命令標(biāo)志位; ( 3)制作圖形界面, 用于顯示設(shè)備的工作狀態(tài)和報警信號的狀態(tài), 顯示操作按鈕; ( 4)動畫連接。建立圖形和數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系, 使圖形隨著數(shù)據(jù)的變化而改變其外觀, 可用于發(fā)出聲光報警; ( 5)動作腳本。對設(shè)備進(jìn)行控制時, 按下操作按鈕引發(fā)鼠標(biāo)事件, 執(zhí)行腳本程序, 將相應(yīng)的標(biāo)志位置位等。
2. 3 組態(tài)軟件與PLC的通信
組態(tài)王軟件與S7- 300PLC 通信有專門的驅(qū)動程序, 用戶不必熟悉二者之間的通信協(xié)議, 在PLC中也無需進(jìn)行任何的編程和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置, 即可實現(xiàn)二者的通信。__該系統(tǒng)面臨的主要問題是將PLC 設(shè)計為軟冗余結(jié)構(gòu), 當(dāng)PLC 的工作由主CPU 切換至備用CPU時, 組態(tài)軟件必須切換到正確的通信對象, 進(jìn)而保證數(shù)據(jù)交換。為實現(xiàn)這一功能, 在組態(tài)軟件設(shè)計圖形界面, 建立PLC 設(shè)備時中, 需要進(jìn)行合理的設(shè)備配置, 建立PLC設(shè)備后, 在實時數(shù)據(jù)庫中定義一個數(shù)據(jù)點, 作為冗余切換標(biāo)志, 數(shù)據(jù)類型選擇為“冗余切換標(biāo)志”, 默認(rèn)處理為16位無符號數(shù), 正常狀態(tài)下這個點的值為0, 當(dāng)它的值為1時, 組態(tài)軟件會根據(jù)這個值切換至PLC 的另一IP地址, 切換后, 數(shù)據(jù)點的值將自動清零。
【關(guān)鍵詞】火災(zāi),自動報警系統(tǒng)，地鐵
中圖分類號：U231文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
一、前言
隨著社會的不斷發(fā)展，對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)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(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用水平，不斷加強火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的安裝調(diào)試與維護(hù)，為地鐵消防安全提供有力的保障。
二、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的構(gòu)成
1、觸發(fā)部分
觸發(fā)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(zāi)的光感、煙霧、溫度等性質(zhì)，進(jìn)行預(yù)知感應(yīng)，轉(zhuǎn)化為預(yù)警信號，確?；鹎榈膶崟r監(jiān)測。手動報警則是由發(fā)現(xiàn)火情的人手動按下按鍵，進(jìn)行預(yù)警，以求進(jìn)一步報告火災(zāi)發(fā)生的具體范圍。
2、警報裝置
在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中，其警報裝置被業(yè)內(nèi)外人士統(tǒng)稱為聲光報警器，其作用在于當(dāng)現(xiàn)代建筑中有火情發(fā)生，該裝置迅速啟動，并以聲音和閃光并行方式發(fā)出預(yù)警信號，力求引起關(guān)注，以便在火災(zāi)發(fā)生的第一時間進(jìn)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(tǒng)中，報警裝置主要用于接收觸發(fā)部分傳送的預(yù)警信號，并在確認(rèn)火災(zāi)后啟動進(jìn)一步措施，報警裝置在整個系統(tǒng)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(tǒng)為消防電氣設(shè)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(fù)荷必須處于最高供電負(fù)荷等級，并運用雙路供電的模式。
5、消防可控系統(tǒng)裝備
消防可控系統(tǒng)裝備是較為復(fù)雜的配置，主要是保證對所有消防設(shè)施設(shè)備處于可控范圍內(nèi)。一般是根據(jù)現(xiàn)代建筑的具體情況決定消防控制系統(tǒng)裝置的內(nèi)容，并將其集中于消防控制室內(nèi)。
三、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的基本功能要求
1、三級控制
全線FAS系統(tǒng)防災(zāi)設(shè)備(通風(fēng)、給排水、照明、自動扶梯、防火卷簾、氣體滅火等設(shè)備)的控制,均可實現(xiàn)防災(zāi)指揮中心中央控制級、車站防災(zāi)控制室車站級、設(shè)備現(xiàn)場就地控制級三級控制方式。
2、車站火災(zāi)自動報警探測器配置
站廳、站臺、設(shè)備機房、辦公用房、公共走廊、配電室、值班室、會議室等設(shè)置智能點式探測器,站臺板下電纜通道、變電所電纜夾層設(shè)置開關(guān)量感溫電纜;自動報警的場所均設(shè)手動報警按鈕(帶消防電話插孔),消火栓箱內(nèi)設(shè)消防泵起泵按鈕并帶啟泵指示燈。
3、現(xiàn)場消防通信設(shè)備配置
環(huán)控電控室、消防泵房、公安值班室內(nèi)、氣體自動滅火用房的門外、照明配電室設(shè)對講電話分機,便于工作人員在發(fā)現(xiàn)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(qū)間及區(qū)間設(shè)備用房火災(zāi)自動報警系統(tǒng)配置
手動報警按鈕(帶電話插孔)、消火栓按鈕等設(shè)備。車輛段、停車場火災(zāi)自動報警系統(tǒng)配置:車輛段、停車場一般辦公大樓設(shè)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(shè)置智能點式感煙、感溫探測器、遠(yuǎn)紅外光束探測器、防爆型可燃?xì)怏w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(guān)、手動報警按鈕(帶電話插孔)、監(jiān)控模塊等設(shè)備。
四、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在地鐵的應(yīng)用
1、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)集成模式選擇
（一）、一般集成
這種模式側(cè)重功能相近、聯(lián)動關(guān)系緊密的系統(tǒng)間集成,如將火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和BAS進(jìn)行集成?；馂?zāi)時,火災(zāi)自動報警系統(tǒng)通過主機可直接向BAS發(fā)出模式指令,由BAS啟動相關(guān)環(huán)控設(shè)備運行。
（二）、深度集成
由火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、BAS、電力監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)以子系統(tǒng)的形式集成入綜合監(jiān)控系統(tǒng),形成核心系統(tǒng),并集成屏蔽門系統(tǒng)(PSD)和防淹門系統(tǒng)(FG),對PSD系統(tǒng)和FG系統(tǒng)實現(xiàn)中央級和車站級的界面和操作管理功能。互聯(lián)的系統(tǒng)還有:自動售檢票系統(tǒng)(AFC)、信號系統(tǒng)(SIG)、時鐘系統(tǒng)(CLK)、閉路電視系統(tǒng)(CCTV)、廣播系統(tǒng)(PA)、乘客信息系統(tǒng)(PIS)、門禁系統(tǒng)(ACS)、無線通信系統(tǒng)(RTS)、集中告警系統(tǒng)(ALM)。
2、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)集成深度選擇
為確?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)的可靠性和安全性,一般從車站級才納入綜合監(jiān)控系統(tǒng),而火災(zāi)自動報警系統(tǒng)現(xiàn)場級則還是保持獨立?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)的現(xiàn)場控制級由專用報警控制主機、火災(zāi)探測設(shè)備、現(xiàn)場回路總線及其他現(xiàn)場設(shè)備等(這些設(shè)備應(yīng)是通過國家消防產(chǎn)品檢測中心認(rèn)證、認(rèn)可或強制檢驗合格的產(chǎn)品)組成,保證了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)底層設(shè)備和現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的獨立。車站級火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主機通過標(biāo)準(zhǔn)接口直接接入車站綜合監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)信息資源共享,以滿足綜合監(jiān)控系統(tǒng)對全線及各車站的機電設(shè)備系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度指揮要求,同時保證火災(zāi)自動報警系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備(含主機、傳感器等)的獨立性,不與其他系統(tǒng)合用,即使車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障,火災(zāi)自動報警系統(tǒng)仍可降級運行,通過火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主機控制車站內(nèi)的現(xiàn)場設(shè)備。
3、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)控制方式選擇
（一）、管理模式
火災(zāi)自動報警系統(tǒng)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(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)。對于地下車站發(fā)生火災(zāi)時,首先火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在火災(zāi)初期能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi),及時確認(rèn)及報警,通過車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出災(zāi)害模式指令給BAS,由其控制車站防災(zāi)救災(zāi)設(shè)備轉(zhuǎn)入相應(yīng)的災(zāi)害模式下運行,切斷非消防電源。同時,綜合監(jiān)控系統(tǒng)要聯(lián)動消防廣播系統(tǒng)進(jìn)行乘客的誘導(dǎo)疏散。
3、操作模式
火災(zāi)自動報警系統(tǒng)從車站級開始并入綜合監(jiān)控系統(tǒng),其車站級、中央級的操作主要由綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)。正常情況下,整個操作模式根據(jù)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運行管理模式運行,火災(zāi)時現(xiàn)場級控制設(shè)備能夠獨立于綜合監(jiān)控系統(tǒng)操作員工作站,完成對車站管轄區(qū)內(nèi)消防專用設(shè)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(guān)消防聯(lián)動設(shè)備的災(zāi)害模式控制,保證在綜合監(jiān)控系統(tǒng)故障的情況下不影響救災(zāi)。
4、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)具備的功能
（一）、中央級功能
接收并儲存全線消防報警設(shè)備主要運行狀態(tài),接收全線各車站、車輛段、主變電所的火災(zāi)報警并顯示報警部位,進(jìn)行歷史檔案管理。接收控制中心和列車無線電話報警。當(dāng)列車在區(qū)間發(fā)生火災(zāi)或事故時,中央級能夠直接指令,控制區(qū)間隧道的設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的救災(zāi)模式。緊急時,中央級也可授權(quán)車站等分控級實施救災(zāi)的相應(yīng)指令,將相應(yīng)救災(zāi)設(shè)施轉(zhuǎn)換為按預(yù)訂的災(zāi)害模式運行?？膳c城市消防站之間建立實時互通聯(lián)系?；馂?zāi)時,系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換為消防救災(zāi)模式,并自動彈出相應(yīng)報警區(qū)域的平面圖,當(dāng)同時存在其他報警時,優(yōu)先報火警。
（二）、車站級功能
監(jiān)視車站及所轄區(qū)間消防設(shè)備的運行狀態(tài),接收車站及所轄區(qū)間火災(zāi)報警或其他系統(tǒng)的報警,并顯示報警部位。向OCC報告災(zāi)情,接收OCC發(fā)出的消防救災(zāi)指令和安全疏散命令。火災(zāi)時,火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主機能及時向BAS發(fā)出火災(zāi)模式指令,由BAS控制現(xiàn)場相關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)入到災(zāi)害模式的運行。對于消防專用設(shè)備(如消防泵、噴淋泵等),可自動啟?？刂?火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)實時監(jiān)視其狀態(tài),緊急情況下也可在消防控制室直接手動控制。
（三）、現(xiàn)場設(shè)備功能
現(xiàn)場設(shè)備功能與通?；馂?zāi)警報控制器的巡檢、故障提示、復(fù)位、存儲以及聯(lián)動相關(guān)設(shè)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(tǒng)復(fù)雜,從系統(tǒng)維護(hù)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(jiān)控系統(tǒng)對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)降級操作的后備操作模式,在得到授權(quán)后,可直接接入相關(guān)車站的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)控制主機,作為現(xiàn)場級火災(zāi)自動報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點,實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)編輯。
五、結(jié)束語
綜上所述，加強火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在地鐵中應(yīng)用的剖析，能夠?qū)Φ罔F安全工作進(jìn)行把握，進(jìn)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(jìn)行掌控，提高地鐵的安全性。
參考文獻(xiàn)
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