時間:2023-03-17 18:10:45
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇電氣技術論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
1高水平的師資隊伍是實踐教學的前提。教師是教學活動的主導,一支專業結構合理、高素質的師資隊伍是指導學生進行實踐教學的前提。首先,專業教師不僅要有高水平的專業理論知識,更要能精通各種實訓設備,熟練地指導學生完成實訓,解決學生實訓中出現的各種問題;教師制定了一系列管理措施,如我院電工實訓中心規定對做實訓的學生實行登記制度,進入實訓室后填寫記錄表,實訓完成后,寫實訓報告。
2專業實訓室突出辦學特色。我院是一所全日制公辦高職院校,是目前全省唯一的農字號高職院校,在課程設置上有別于其他院校的電氣自動化專業,因此在實驗室建設方面應圍繞辦學特色,比如我們在保留傳統實驗設備基礎上,與浙江天煌科技實業有限公司合作的電氣控制實驗臺,引進了教學實驗系統,這些實訓設備集中了現代行業控制技術,在實訓過程中,這些使學生開闊了視野,了解最新技術,這些設備都為學生進一步創新打下基礎。
改革實施
1改革實踐教學內容。實踐教學內容的選取跟理論教學內容不同,要有針對性、適用性。經廣泛的市場調研和校內外教學專家的多次研討,認為《電氣安裝與調試》課程應能滿足專業群“企事業單位從事電氣設備生產、安裝調試、維修管理、改造設計”等職業崗位相關知識、能力、素質的要求。以典型任務為載體,設計教學情境,按照行動領域由淺入深。同時,在整個實踐教學內容中設計了多個模塊進行基礎訓練。
2改革教學手段和方法。根據實踐性教學的特點,采用基于工作過程的教學模式,以任務為載體,構建學習情境,按照咨詢——計劃——實施——檢查——評估五步法來進行。在“項目教學法”中,教師可以將一個項目A分成若干個任務A1、A2、A3,每個任務可以作為一個實踐教學小單元組織教學,每個實踐教學小單元都按照五步教學法來進行。第一,咨詢階段:教師布置任務,幫助學生理解任務要求;第二,計劃階段:學生一般以小組形式工作,根據實訓要求,尋找與任務相關的材料,制定任務計劃;第三,實施階段:學生根據任務計劃完成設計和模擬,作好有關文字記錄;第四,檢查階段:學生展示任務成果;第五,評價階段:自我評價,其他同學提出問題,最后老師評價。在整個過程中學生以動手為主,教師的作用就是回答學生遇到的各種問題,是一個被咨詢者、輔助者,學生學習積極性非常高。實訓教師除了做好實訓前的準備工作之外,對已確認的新方案必須先做一遍后,再輔導學生實訓。要求學生在實訓前自行設計方案,實訓時,每組派代表將本組方案作介紹,其它同學對方案作評價,找出不足,最后由老師點評,最后確定并實施。通過這個形式,同學之間、師生之間有了良好的互動,有時討論、爭論的很激烈,這大大提高了同學們的主動性。比如在“電機控制實訓中提出一些綜合性設計要求:(1)用低壓電器控制實現;(2)用PLC控制實現。在實訓中逐步增加難度引導學生綜合設計能力的培養,在目標的制定上更注意提出一些具體的系統工程指標,使實訓更貼近實際工程,讓學生在實訓室真正開始進行工程實踐的鍛煉,而不僅僅簡單停留在系統功能的實現上,因此對實驗內容的設計就顯得極為重要。由于這部分實驗需要學生進行設計和反復調試。這部分實驗是整個實訓體系改革的重點,實踐證明學生在實驗中不僅提高了綜合能力,更重要的是激發了他們的主動性和創造性,并且也為教師的科研提供了有益的探索。具體課堂教學流程設計如圖:基于工作過程的教學模式,合理選用工作任務為素材:(1)課前布置連續控制電路安裝任務;(2)課堂對學生分組;(3)小組協作查詢資料,選擇元件、導線、工具和儀表、接線端子、實訓板、設計電路圖(原理圖、平面布置圖、接續圖);(4)固定元件和接線——排除故障可完善;(5)小組自查和教師檢查——無;(6)師生反思總結——反饋,找出要完善的地方;(7)通電試車;(8)布置課后作業和新任務。
【關鍵詞】電工電子技術實踐教學生產實踐
1引言
電氣工程訓練是我院面向工科非電專業及大文科專業開設的一門公共實踐課程,學習的主要內容就是安全用電常識和基本的電工電子技術知識及實踐操作技能。
2實踐教學的現狀和改進措施
(1)實踐課程簡介
根據專業的不同,電氣工程訓練有兩個教學模式。對于工科非電專業,開設電氣工程訓練A,共40學時;圍繞三相籠型異步電動機的控制,訓練工科學生一些簡單的電氣控制方法、控制手段,使之理解電氣控制方面的基本知識和操作技能,了解電氣控制在工程中的應用。對于大文科專業,開設電氣工程訓練B,共40學時;通過室內照明電路的設計、安裝、調試與檢修實踐,讓學生懂得安全用電,學習常用電工工具和儀表的使用,掌握最基本的電工技能。
(2)實踐教學存在的不足之處
從近三年的教學實踐過程看,存在的不足之處有兩點:
第一,教學內容不夠充實,學生做起來前緊后松。為期一周的電工訓練,前三天的實踐內容是理論教學和基礎實踐;后兩天的內容是創新設計,占用時間偏長。
第二,教學實踐內容和現代生產實踐結合度不夠,電工電子技術含量偏低。電氣工程訓練A的實踐內容是交流電動機的交流接觸器控制線路;電氣工程訓練B的實踐內容是照明電路的安裝實踐,在電路中用的是電感式鎮流器。在科技發展日新月異的今天,這些電路已不是最常用的電路了。
(3)實踐教學改進措施
針對在電氣工程訓練中存在的現狀,對原有的實踐教學內容進行提煉和整合,在電氣工程訓練中增加電子產品制作的內容。對于非電專業的學生,可以選擇制作一些和已有的實踐項目相關且簡單實用的電氣產品。參加電氣工程訓練A的學生,可以選作PLC控制器;參加電氣工程訓練B的同學,可以選作電子鎮流器。學生在電工實踐過程中,通過對電氣產品的研制、組裝和調試的親身體驗,了解電工電子技術的應用,探知最前沿的科學技術,推進實踐教學和現代生產實踐的緊密結合。
3實踐教學改進后的實施方案
(1)實踐教學內容
電氣工程訓練實踐經過改進后的教學內容可概括為四個教學環節、六大教學模塊。四個教學環節包括理論教學、基礎實踐、創新設計和產品制作;六大教學模塊包括元器件認識、工具儀表使用、電路原理和電路設計、線路板制作、組裝和配線、調試和檢修。
在教學實踐過程中,六大教學模塊的實施是滲透在四個教學環節中完成的。可以看出,和電氣工程訓練B相比,電氣工程訓練A的電工電子技術信息含量大、實踐操作難度高。
(2)教學實施方案
教學內容的難易程度以及時間安排不是一成不變的,在教學過程中需要把握三點:
第一,理論與實踐相結合。理論教師在理論教學環節主要講解安全用電常識、元器件認識與檢測、電氣原理圖識圖、實踐操作技能四方面知識。脫離實踐操作的理論知識不用講,和實踐操作聯系不大的理論知識要少講。通過理論教學,學生可以運用掌握的理論知識指導自己的電氣工程實踐,這才是理論教學的真正目的。
第二,因材施教。專業不同,采用的教學方法和教學手段就不同,講授的教學內容也不同;專業相同基礎不同,教學內容的側重點就不同,對三表學生要突出應用能力和實踐技能的[培養,對素質高、學習能力強的學生要進行精英培養。
第三,課內教學與課外活動相結合。對于參加電氣工程訓練興趣高、產品制作有獨到見解的學生,教師要積極引導,把課內教學內容和學生課外科研活動、素質教育活動有機結合起來,并給予必要的指導。
(3)激發學生興趣的方法
為了更好地完成教學任務,實現預期的教學目標,要充分調動學生參與實踐的主觀能動性,激發學生的興趣和培養創新意識。
第一,確定靈活、直觀的教學方法。在理論和實踐教學過程中,結合板書、多媒體課件及實物展示等教學手段,采用演示教學和漸進式啟發教學相結合的教學方式,在激發學生興趣、培養自學和獨立思考能力等方面下功夫,使教學效果不斷提升。對于基礎實踐項目,主要以演示教學為主,通過演示教學,學生把容易理解和接受的感性知識上升為可以指導自己實踐操作的理性知識。對于創新實踐項目,主要以漸進式啟發教學為主。通過啟發教學,開闊學生的思路,培養同學們獨立完成實踐項目的能力。
第二,采用不同的考核標準。在教學過程中,要根據不同專業、不同基礎的學生,調整實踐項目在量和質上的要求,制定相應的考核標準,讓每個學生都能體驗到完成實踐項目的成就感,激發學生的學習興趣。學生有了興趣,教學目的就容易達到了。
1、引言
所謂共同溝(城市綜合管溝)是指將兩種以上的城市管線集中設置于同一人工空間中,所形成的一種現代化、集約化的城市基礎設施。利用城市地下空間建設共同溝以鋪設城市生命線設施,不但可以減少對城市道路的反復開挖以及由此而引起的對城市正常交通秩序的巨大沖擊,并且可以形成良好的城市景觀。根據日本阪神地震的防災抗災經驗說明,共同溝對于城市綜合防災能力的提高有著非常顯著的作用。
共同溝的建設已成為二十一世紀城市現代化建設的趨勢和潮流,如東京、莫斯科、巴黎等國際著名大都市都建有數百公里長的共同溝,我國上海市也在浦東新區的商業干道張楊路建成了國內第一條現代化的共同溝,隨后,上海又建設了嘉定區安亭新鎮共同溝,深圳市建設了大梅沙—鹽田坳共同溝隧道,國內其它一些城市也在建設不同規模的共同溝。
雖然發達國家的共同溝建設已有百余年的發展歷史,但在我國還處于探索階段,加之國家尚無專門的設計規范,所以對于共同溝建設中的一些技術難點,為提出符合我國實情的解決方案,需要作深入的研究和探討。本文主要討論電力與通信纜線共溝時的相互干擾問題以及電力事故災害的防護對策及改善措施。
2、電力與通信纜線的相互干擾問題
一般而言,共同溝中總是收容電力與通信電纜,由于傳統的通信電纜大多為同軸電纜,所以按照傳統的認識和作法,因兩者之間存在嚴重的電磁干擾。我國的相關設計規范規定,兩者不能共同鋪設,既使要共同鋪設,又必須保持一定的凈距。如果按此規范的要求達到共同溝的橫斷面設計,必將極大地增加共同溝的橫斷面尺寸,導致造價的上升并引起不必要的經濟損失。
由于科學技術的進步,目前作為信息傳輸載體的介質,已越來越多地采用了光纜,而材料的革命,徹底解決了兩者的共同問題,即信息管線介質為光纜時,兩者間的相互干擾問題可以忽略不計,無需采取特殊的技術措施,就可以共同鋪設。從總體而言,以光纜作為信息傳輸的物質載體,已成為21世紀信息革命的趨勢和潮流,但完全普及還需時日。
當采用同軸電纜作為信息傳輸的物質載體時,可以通過以下的技術方案,來消除電力與通信電纜間的電磁干擾問題。
共同溝內通信線路最易遭受電磁干擾,因為一方面通信屬于弱電信號系統,對雜散信號的限制最為嚴格,另一方面電力與通信線路往往需長距離的并行,會累積電磁感應電壓。但共同溝內電力、通信共溝是必然趨勢,因為電力、通信共溝一者可減少內部空間,節省投資,二者便于管理。因此首先必須解決電力系統對通信系統的干擾問題。
電磁干擾來自于磁場的縱向感應電壓,此電壓與負載電流、互感阻抗、不平衡率、電力電纜屏蔽系數、通信電纜屏蔽系數及背景磁場屏蔽等成正比,每項的減少將減少磁場的縱向感應電壓,其中負載電流及不平衡率決定于用電狀況,本研究已考慮其最大值,無法通過共同溝的規劃改善,其余各項可通過電纜布置及加強屏蔽等措施加以改善,說明如下:
2.1電纜布置策略
電纜布置影響各電纜相互的空間關系,這種空間關系將影響互感阻抗,互感阻抗有零序互感阻抗和正序互感阻抗。若距離變大,則零序互感阻抗變小,有助于減少干擾;正序互感阻抗取決于各相電力電纜與擾線路距離的比值,此比值愈接近于1即擾線路與每相電力電纜愈等距離,則干擾愈小,若完全等距離(比值為1),則無正(負)序互感阻抗。因此,“最大距離”與“等距離”是電纜布置的兩大原則,其措施如下:
(1)電力電纜與弱電(60V以下)系統的線路(特別是通信線路)應盡可能維持最大距離。
(2)同回路的各條電力電纜線應緊靠配置。
(3)三相電纜采用正三角形配置。
(4)同回路所有帶電導線纏繞或完全換位。
(5)盡可能采用多芯電力電纜,將同回路所有相導體、中性導體及接地線容納在同一條電纜內。
以上(1)(2)兩項是基本措施,是必須要實施的項目,(3)至(5)項當有必要時擇一實施,即當通信與電力電纜長距離平行,且平行長度超過一定值時才有必要實施,對于非多重系統接地的電力電纜(一般低壓、35KV及110KV),只要實施(3)至(5)中的一項,可完全免除干擾憂慮。
2.2加強屏蔽措施
增設各種導體,可改善磁場屏蔽效果,其原理主要是產生感應電流磁場以抵消部分干擾源磁場。
通常情況是增設三相屏蔽導體,屏蔽導體互連且多重接地,此時磁場感應屏蔽作用相當顯著。理論和實踐證明,在三相電力系統中增加互連且多重接地的屏蔽導體來改善磁場屏蔽效果的措施是可行的,這可從干擾者(電力電纜),擾者(通信電纜)及背景環境(共同溝結構)三方面來實施:
2.2.1電力電纜加強屏蔽的措施
(1)屏蔽層或中性導體直接并聯導體,且互連多重接地。
(2)使用導體材料(金屬材料)做電流架或電纜槽,此金屬架(槽)必須在縱方向電性連接良好且實施多重接地。
2.2.2通信光纜加強屏蔽的措施
(1)增加專用屏蔽導線,此導線應多重接地。
(2)同2.2.1項的(2)款。
2.2.3共同溝結構屏蔽措施
(1)溝體結構鋼筋做良好的電性連接,使用焊接或熔接技術,連接溝體鋼筋。尤其在縱方向的主鋼筋應實施此種連接。
(2)預埋接地導線,可使用裸銅線埋設于溝體底部,一方面做屏蔽導體,一方面提供各種接地連接,效果最為顯著。
以上各項措施配合現場需要實施,基本上管道長度超過干擾安全長度時,才有必要擇一實施;只有溝體結構的屏蔽措施,只要有22KV以上的高壓電纜時就應實施。
3、電力事故災害的防護對策及改善措施
共同溝內的電力事故,主要是指接地故障造成的人員及其他管線傷害的問題,至于電纜縱向感應電壓所造成的端末設備障礙問題,因其安全長度大于干擾安全長度,故在解決干擾問題時即可同時解決本問題,且電纜接地措施可免除縱向感應電壓對人員的接觸電壓傷害,故電力事故災害的防護措施應以防范接地故障相關問題為重點,主要包括:
(1)人員安全的防護;
(2)高壓閃絡及爆裂的防護;
(3)漏電的防護。
針對這些問題的防護策略及措施說明如下:
3.1人員安全的防護
對人員安全的威脅主要來自“接觸電壓”和“跨步電壓”,這兩種電壓皆因較大的地電流導致共同溝內各處均可能有電位差的存在,一旦此電位差出現在人員手足之間則可能造成接觸電壓傷害,而若出現在雙足之間則可能造成跨步電壓的傷害。防止此事故發生可由減少地電流、消除電位差及加強絕緣三方面進行,前者是通過各種“地電流的疏導措施”減少接地故障電流流入溝內結構物,消除電位差的做法是使人員與接觸物之間加強絕緣阻抗以阻止電流流入人體造成傷害,具體說明如下:
3.1.1地電流疏導措施
接地故障電流必須流回電源端(變壓器室),此流回的路徑(回路)若經過地中或地面,則人員亦受傷害。因此,若能減少流入地中的電流量,則可增進人員的安全,其措施是加強電力電纜對接地故障電流分流的能力,通過各種導體與電纜中性導體、屏蔽導體鎧裝導體管的并聯,即可加強分流能力,而消除電磁干擾中的加強屏蔽措施正合乎此項要求,即可同時減少干擾并增進安全。
3.1.2同電位措施
(1)作場所妥善接地配置
在人員施工時有可能出現高電位差的地方增設接地網(或鋪金屬板),并將此接地網或金屬板與高壓電纜屏蔽導體、中性導體、管溝墻壁鋼筋、通信光纜屏蔽導體及其他各種金屬管線的接地導體互連,形成同電位,人員工作場所的接地電阻亦應盡量降低。
(2)人員穿導電衣褲、手套及鞋
施工人員穿著互連性好的導電衣褲及手套和導電鞋則可維持身體各部位同電位,當接地故障發生時,電流流過導電衣褲形成的回路,不經過人體可確保人身安全,但此項措施不能影響施工。
3.1.3加強絕緣措施
在可能出現高電位差的位置通過加強絕緣,可使流入人體的電流減少,而增強人員的耐壓能力,其措施如下:
(1)工作場所加強絕緣措施
在高危險場所鋪設絕緣材料(例如塑膠地板)可大量增加接觸電阻而提高人員對接觸電壓和跨步電壓的耐受度。
(2)穿絕緣鞋及手套措施
此亦可增加接觸電阻,提高接觸電壓和跨步電壓的耐受度,通常只要穿絕緣鞋和戴絕緣手套,即可確保人員安全。
3.2高壓閃絡及爆裂的防護對策
高壓電纜絕緣破壞時,造成接地故障,有大電流及高壓存在,高壓可能會對鄰近其它管線產生閃絡(Flashover)并可能產生高熱而出現爆裂現象,此可能破壞鄰近管線。可按下列措施避免或減少破壞:
(1)與高壓電纜拉大距離;
(2)用防爆隔板隔開高壓電纜與其他管線;
(3)高壓電纜使用專用管線槽;
(4)采用分室配置,將高壓電纜與其他管線隔開;
(5)上列措施基本上是針對60KV以上的電纜提出,但較安全的評估原則是35KV以上的高壓即應考慮擇一實施。
3.3漏電保護
漏電現象基本上是一種高阻抗接地故障,因電流不大,不易由電力系統的斷路器切離,故往往使漏電持續存在而不知,一旦人員碰觸即造成傷害,防范漏電傷害應由下列幾項措施來加以彌補:
(1)警示標志措施
在有高壓電纜的場所應明確標示其位置及各種注意事項和安全措施。
(2)安裝漏電探測器和報警器
在人員進出和施工場所裝設漏電探測器和報警器,一旦有漏電即可進行處理。
(3)加強維護檢查
施工前的漏電檢測,接地檢查及環境維護工作,如積水排除、防止動物進入溝內等皆可進一步加強漏電保護。
4.結束語
電力、通信管線共溝的共敷問題是共同溝建設中的一個難題,目前國內已建成的幾段共同溝,幾乎都沒有把電力、通信管線共溝敷設,因為其電磁干擾問題難以解決。受深圳市國土規劃局委托,筆者于2001年做了《深圳市共同溝可行性研究報告》,幾年來,對國內外共同溝做了深入研究,借鑒了國外(主要是日本)的先進經驗,對此問題做了探討,提出了相應的解決措施,并對共同溝內電力事故的防災問題提出了相應的處理措施。希望能對國內共同溝的發展有所幫助。
參考文獻
[1]GB50217-94,電力工程電纜設計規范[S].
1.2變電站電氣自動化技術未來的發展趨勢。科學技術的發展是非常迅速的,數字化已成為現實,變電站電氣自動化技術也將迎來新的局面。隨著計算機技術、信號處理技術、網絡技術和通信技術等科學技術的發展和完善,與電氣自動化技術的融合一定會在不久的將來實現,有了這些高端科學技術的融入,電氣自動化技術一定具有大幅度水平的提高。這樣就可以更加科學合理的對變電站進行設計和規劃,同時也可以大大提高變電站運行的自動化水平,從而使變電站系統運行時能夠快速的自動處理各種問題,使變電站的運行更為有效和安全。
2電氣自動化技術在變電站中的應用
2.1電氣自動化技術應用于變電站計算機監控系統。現如今計算機技術已經發展到了相當高的水平,社會各行各業都必須要用到計算機技術。計算機技術對變電站運行具有非常重要的作用,它可以實現對變電站系統內各電氣設備的運行監控、監測,有利于提高變電站運行的安全性。通過與網絡技術和通信技術的融合,電氣自動化技術應用于變電站的計算機監測系統可以有效的擴大變電站計算機監控系統的范圍。與此同時,還可以及時地對變電站運行中出現的各種問題和故障做出相應的處理。
2.2電氣自動化技術應用于變電站中等電位連接。等電位連接就是將電氣結構中,相適應的電氣設備間的導電部位進行連接,這樣做可以保證變電站運行時電源充足。等電位連接對于變電站的運行、維護的安全性具有重要的作用,它可以有效避免變電安全問題。所以將電氣自動化技術應用到變電站等電位連接非常重要。
2.3電氣自動化技術應用于變電站計算機保護。電氣自動化技術應用于變電站中的一個主要的功能是計算機保護功能。各電氣設備通過信號處理技術,將各自運行的狀態信息通過通信技術傳遞給計算機,通過計算機對變電站中的電氣設備進行監測和保護,可以保護變壓器、線路等。當變電站運行發生故障時,計算機對接收到的故障信息進行分析,并發出相應的故障處理命令,由相應的電氣設備執行命令,處理故障。這樣就起到了很好的保護作用,所以將電氣自動化技術應用到變電站計算機保護中是至關重要的,可以很大程度上提高變電站運行的安全性。
2.4電氣自動化技術應用于變電站自行診斷。變電站的自行診斷功能是以電氣自動化技術、計算機技術、網絡技術和通信技術等為基礎,通過對變電站各項運行數據的實時監測、分析對比,迅速找到故障點,并及時自行修復故障。電氣自動化技術應用于變電站自行診斷不僅可以降低發生故障的概率,減少了工作人員的工作量,還可以有效提高變電站系統的運行效率。
2.5電氣自動化技術應用于變電站數據的采集和處理。變電站的數據采集是變電站自動化系統中非常重要的環節,是電氣自動化技術應用于變電站的主要表現。變電站運行中的數字信號和模擬信號是變電站運行數據的基本形式,可以表現變電站運行的各項數據,比如脈沖數據、狀態數據等。變電站的數據處理指的是對各項數據的分析對比,來發出處理命令,比如對故障跳閘的處理、斷路器狀態的處理、故障警告的處理和隔離開關的狀態處理等。電氣自動化技術中的光電隔離方式和通信方式是采集和處理數據的主要方式。
2電氣工程及其自動化中存在的問題
2.1能耗大。雖然電氣工程自動化技術的出現為人類的發展進步做出了巨大貢獻,但是我們不能因此就看不到其本身存在的弊端,其中,擺在當前最為棘手的問題就是對于能源的消耗過大。在電氣工程自動的發展系統本身帶有復雜性,被應用的范圍逐步擴大,對于能源的需求量也與日俱增。電氣自動化是以消耗電能為主,作為當下最為先進的技術之一,對其本身最為基礎的要求就是要做到在運作過程中保證誤差小,并且準確有效,所以,就需要大批量的電氣設備共同運作,如此,對于電能的消耗可謂是不計其數,與我們國家提出的走綠色節能的可持續發展道路存在差距。2.2質量水平較低。就現階段的發展而言,電氣工程自動化技術已經得到的飛速的提升,但縱觀整體發展情況而言,其質量水平還處在發展低端。尤其是最近幾年,人們對于生活追求的品質不斷攀升,相應地也加大了對電氣自動化水平的要求,但是我國對這一領域研究的時間還不是很長,對于相應的管理流程和先進的發展模式還不能很好的予以把控,特別是在自動化工廠的生產環節,相關人員只關心結果而忽略過程中的質量問題。但是,眾所周知的是,如果電氣的生產質量得不到有效的保證,就會發生一系列的用電事故,嚴重的會造成爆炸、火災等重大安全事故出現,需要引起人們的深思。2.3集成化程度低。 顧名思義,集成化的主要運作原理就是把所有需要的東西做還集合工作,上文已經提到過,雖然電氣工程自動化近年來的發展勢頭迅猛,但由于起步過晚, 雖然在努力的向集成化方面靠攏,確切的來說,現在還處于自動化階段,技術水平發展有限,集成化技術還不成熟,各個體系和功能之間還無法做到有效的集成連接。所以,還達不到及時實現資源的有效共享,在一定程度上影響了電氣自動化功能的發揮,使電氣自動化工程技術滯后。
3對電氣自動化工程中節能設計技術
3.1減少線路傳輸產生的耗損。由于無法對線路上的電流做出改變,所以也只能通過減少電阻來有效降低電能在傳輸中產生的耗損。所以,可以從這幾方面做起,減少導線電阻:(1)使用功率較小導線;(2)使用相對較短的導線。這樣做可以避免在布線過程中少走彎路,減少人員的工作量,有效減少電能耗損,同時在安裝變壓器時候與負荷中心保持較短的距離,也是減少供電的距離;(3)使用截面積大較大的導線,如果條件允許,可以選用較大截面積的導線,有效減少電阻產生的耗損。3.2無功補償。電力系統在運行的過程中,配電設備中的無功功率占有較大的容量,所以存在較為嚴重的電能耗損的情況,不僅影響到電壓,還對整個電能的質量造成不良的影響。對使用者來說,無功功率主要表現在功率低,尤其是當功率過低的時候,用戶需要向相關部門繳納一定的罰款,因此如果說能夠使用合適的無功補償設備,就可以保證功率的平衡,有效提高供電質量。工作人員在操作中要盡量減少對電能不必要的耗損,從而確保電氣工程的安全運行。如果導線受到電阻的影響,那么由電機產生的電能就不能被變壓器更好的吸收,同時沒被吸收的那些電能在電流傳輸的過程中會被釋放出來。同時由于無功功率產生了一定的作用,因此可以讓電容器和無功功率進行抵消。利用電氣相關設備在進行無功補償時候,有幾處要格外注意:(1)利用電容器在進行無功補償的時候,一定要根據電壓容量,電壓負荷,自然功率,目標功率等參數來確定電容器的容量,同時如果在無功補償的環節中發現產生了諧波,需要通過串聯定量電抗器來消除諧波;(2)以參數的物理量來確定無功的電流,功率的參數,從而有效避免投切振蕩現象。
4結束語
綜上所述,電氣自動化對于節能設計的要求是為了響應綠色生產的理念,也是為了響應可持續發展的需求,同時也是時展的必然趨勢。雖然我國現階段在電氣自動化的節能設計中取得了顯著的進步,但是隨著社會的發展,電氣自動化節能技術仍然需要進行不斷完善和發展,不斷優化配電設計,在科學利用電力資源的同時,還需要不斷提高電力系統的運行效率,并最終達到節能的目的。
作者:吳尚坤 單位:山東鋼鐵集團日照有限公司
參考文獻
2教材內容的合理取舍任課教師要選擇一本合適的電力電子技術課程教材作為主教材,再參考其他的輔助教材,取長補短,主講教師應具有寬闊的知識面及豐富的電力電子工程實踐經驗,注重應用型人才培養目標。教材的內容既有豐富的理論知識,還要注重工程實際的應用,要體現電力電子技術發展的新技術,也要體現出“電力電子技術”課程是基礎課到專業課平穩過渡的橋梁,使教材內容更符合二本院校電氣工程及其自動化專業的人才培養的要求。主教材中除重點講授交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流四大類基本變流電路及它們的組合之外,還要聯系當今電力電子技術的發展趨勢及應用情況,注重電力電子技術在電力系統及其他工程領域中的應用,注重主電路設計、驅動電路設計、保護電路設計、參數計算及元器件選擇,還應該適當介紹SVC、SVG、高壓直流輸電、開關電源、UPS電源、感應加熱電源、光伏逆變器等裝置的工作原理和實際應用情況,以適應電氣工程及其自動化專業寬口徑就業要求。
3課堂教學方式改革教學過程中應以學生為主,教師為輔,避免一人堂和填鴨式教學方法,針對教學內容和學生的具體情況組織安排教學內容。由于“電力電子技術”課程的教學內容繁多,課堂教學中需要繪制大量的電路圖和波形圖,以及諸多公式推導及各種參數計算等。由于課程學時少而教學內容又多,僅僅依靠傳統的黑板加粉筆的教學方式顯然是達不到教學效果的,所以多媒體技術逐漸走進了“電力電子技術”的課堂教學,大大地提高了課堂教學效果。這里需要強調的是,多媒體教學的引進并非完全取消黑板加粉筆的課堂教學方式,二者應該相互協調、相輔相成,各有各的長處。對于復雜的電路及波形的繪制和分析,可以充分利用多媒體的音容并茂的特點,使學生更容易理解和掌握電路的基本原理和工作過程,如以flas的方式顯示電力電子器件的開通和關斷過程、過電流和過電壓的產生過程、電路的輸入輸出電壓和電流波形等,使學生感到生動而有趣,使學生的課堂學習不再枯燥無味;而對于簡單電路的分析以及例題習題的講解,還是黑板加粉筆的方式顯得更簡單便捷,更具親和力,加強了教師與學生間的互動和情感交流。總之,課堂教學十分重要,教師要根據自身的特點、教學內容、學生的素質,充分利用現代化教學手段及互聯網資源,在有限的課堂教學時間內,最大程度地使學生理解和吸收所學的知識。
4改革實驗教學環節為了提高學生的工程實踐能力,對原有的電力電子實驗室設備進行了更新和改造,引進近幾年內較為先進的電力電子實驗設備,對原有的驗內容和實驗計劃進行了修改和調整,盡量減少簡單的驗證性實驗,增大設計性和綜合性實驗的比例,根據專業的特點和理論教學情況組織實驗教學。我院現有的電力電子綜合實驗室可開出多種實驗,囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大電力變換所需的實驗,如整流及有源逆變實驗、交流調壓及交流調功實驗、直流斬波實驗、無源逆變變實驗等。為了培養學生的科技創新意識,還增設了開放性實驗和創新性實驗,加強了教師與學生間的知識交流,也使電力電子課程的實驗教學延伸到課外,對教學時間的不足起了一定程度的彌補作用;同時,在我院的大學生電子挑戰杯大賽中,部分學生的競賽題目與電力電子技術有關,提高了學生的電力電子技能。另外,我院每個學期舉行教師實踐技能大賽,有相當一部分競賽題目與電力電子技術有關,大大提高了教師的電力電子技術實踐能力和實驗教學水平。
5將Matlab仿真軟件引進課堂教學和實驗教學Matlab仿真軟件是各院校普遍開出的課程,將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程相結合,在課堂上,利用Matlab仿真軟豐富友好的圖形界面,使學生更直觀地掌握所學的知識,也避免了教師畫電路圖、波形圖的繁瑣及時間的浪費;將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程實驗相結合,是原有的實驗操作的有益補充,同時又具備原有實驗裝置不具備的優點,如解決設備費用高、實驗所花時間長、危險性大的缺點。而利用仿真教學工具代替實際元件在計算機上進行仿真,既不擔心元器件損壞,也沒有任何危險,學生完全可以在無人指導的情況下,在任何地點的計算機上自行完成電力電子電路的仿真實驗,在此基礎上再進行適當的真實性實驗,這樣不僅激發了學生的學習興趣,更重要的是提高了學生發現問題、解決問題和實際動手的能力,會收到事半功倍的實訓效果。
6課程設計環節的改革“電力電子技術”課程教學改革后,在課程教學的后期,增加了課程設計環節,由主講教師布置該課程的設計任務,為避免雷同,每人一題,主要以電力電子技術的四大電力變換為核心,結合工程實際,根據給出的技術參數和技術指標,要求學生綜合運用所學的相關知識,設計出總體方案、主電路圖、驅動電路、保護電路等,并進行相關參數計算及元器件選擇。較簡單的題目,要求制作電路板和元器件焊接,并使用實驗室的儀器和工具進行調試;較復雜的題目要求用實驗室的實驗設備驗證或進行matlab仿真,最終以論文的形式完成課程設計,并進行課程設計答辯。課程設計環節的增加,拓寬了學生的知識面,提高了學生獨立分析問題、解決問題的能力,是理論與實踐相結合的有益補充,同時為后期的畢業設計、就業及將來打下基礎。
7畢業設計環節的改革為了提高電氣專業學生的電力電子技術理論知識和工程實踐能力,近幾年來,在電氣工程及其自動化專業畢業實習過程中,除了到發電廠、變電所參觀實習外,有相當一部分學生到電力電子裝置的廠家實習;有時也請電力電子產品的專家學者做專題報告。在畢業設計選題方面,除了發電廠、變電所、繼電保護、電氣照明等傳統設計題目外,許多教師在本科畢業設計中也增加了許多有關電力電子技術方面的設計課目,如感應加熱電源、大功率開關電源、UPS電源、光伏逆變并網系統、SVC、SVG、高壓直流輸電等方面的題目。有些設計題目還獲得了省級或校級優秀學士學位論文。
1.2外部防雷系統智能建筑的外部防雷主要是指防直擊雷和防側擊雷,我們通過共用接地系統和泄流通路來保護建筑物自身不遭受雷擊。①智能建筑需要建立綜合的共用接地系統。因為在智能樓宇內存在著許多交流、直流設備,其中線路縱橫交錯,因此應該將智能樓宇建筑里的直流工作地、安全保護地、交流工作地與建筑施工過程中為防雷所用作的鋼筋緊密連接,形成一個完整的共用接地體。這樣就大大減少了在接地線之間存在著電位差的可能性,也消除了感應過電位的反擊現象,從而保證了高科技設備的正常工作。②足夠的泄流通路和均壓措施通過在建筑物鋼筋混凝土的鋼筋來制作防雷引下線,并且從屋頂的部位就開始增多分路,用來分散各個導體上的雷電流的數量。而由于智能樓宇大多數為高層,還應該采取防側擊雷措施,在智能樓宇中間的部位將建筑的外圈梁鋼筋焊接連通形成均壓環,同時與防雷引下線相連。通過充分利用建筑物自身的柱鋼筋、樁基鋼筋、屋頂樓面鋼筋、各圈梁鋼筋等,將它們細致的焊接,形成良好的雷電流泄流通路以阻止側擊雷造成危害。
2.智能防雷新技術
一種新的技術的要求,必然催生出相應的處理技術,隨著我國智能建筑物各項電氣設備的日益復雜化,以及智能建筑物中電氣設備的種類的繁雜化,大量的科研技術人員投入到了智能防雷技術的研發中去,目前已經研發出一種應用效果比較合理的新型防雷技術。該技術徹底克服了傳統避雷技術中被動接閃、二次雷擊效應嚴重的缺點,因此,受到廣大建筑施工單位和群眾的喜愛,發展前景非常好。它的基本原理是,發生閃電前的地面和云層之間有一個電勢差可以作為避雷針的能源,在雷擊即將發生的時候提前產生一個向上先導,形成一個雷電優先通路,克服了傳統避雷針被動的迎接閃電的不足,從而大幅度的提高了防雷保護的范圍。在智能建筑中的電子設備大部分采用了超大規模的集成電路,因此其本身很容易在高電壓、高電流的情況下被燒毀。因此以前的避雷針防雷、電源防雷等方法已經不能適應當前社會建筑領域智能樓宇防雷的需求。當雷擊發生的時候將會產生較大的電場,進而導致這個區域內的電位快速升高,大大高于其它區域,而作為電的良導體,很容易在電位不相等時對雷電產生影響形成感應,從而遭遇雷害。
1.1.1先進控制的特點在化工的生產當中,往往生產過程較為復雜多樣,這樣就很難的建立起數學模型。一旦沒有完善的數學模型,就會導致預測和推斷的失誤。與傳統的控制技術相比,先進的控制技術能夠更加的抓準將要預測和推斷的難點。
1.1.2先進控制的應用
先進控制的應用在當今的自動化技術當中得到過廣泛的應用,與傳統的技術水平相比,現如今的技術手段不僅僅應用到了信息化技術手段,還應用到了很多數學模型之類的知識。因為只有建立了完善的數學模型,才能夠對采集到的變量進行精確的統計和計算。再加上信息化的先進技術,這些是保障先進控制應用的有效技術手段之一。
1.2現場總線
1.2.1現場總線的特點
現場總線具有將所有的線路連接起來的功能,現場總線將所有的自動化系統和只能現場設備進行了連接,使得這些智能化設備能夠聽從統一的號令,這種管理方式既能夠節省大量的人力和物力,還能夠在很大程度上使得系統的管理變得更具有自動化和智能化。線路總線基于計算機網絡自動化技術,使得系統的單回路調節器、現場變送器、現場執行器、可編程序控制器等設備能夠與總線進行連接,進而對化工生產當中的一些設備進行更好的控制和調整。
1.2.2現場總線控制系統
現場總線系統能夠在化工生產和電氣自動化的生產當中保證成本的最低化和投資以及安裝費用的最低化,這些費用對于任何一個商家來說都是應當精打細算的,只有注重每一個細節,才能夠使得企業不斷的變得強大起來。現場總線的控制還能夠減少工人的工作量,在保證質量的情況下增加了工作的效率。
2化工生產中電氣自動化技術的發展趨勢
化工生產中電氣自動化技術的發展趨勢已經越來越趨向于國際化,因為我國目前的電氣化發展已經采用了很多先進的科學技術和技巧,現代化的科學技術與先進的技術是完全分不開的,其中以電子信息技術為最主要的技術手段。現如今在這個二十一世紀當中,更多的事業都趨向于信息化和國際化。自從研發出了電氣自動化技術在化工廠當中的應用,對于提高信息系統的處理能力就有著很高的要求,然而信息系統的運行和應用又完全離不開網絡技術。通過電氣自動化的運行和應用可以加快我國現有工業的發展,從節約資源入手,盡最大的可能去降低生產的成本和費用,保證少成本就可以獲得更多的經濟效益。能夠合理并且高效的應用現代化信息技術是縮短我國與其他國家之間差距的一個保障之一,只有促進全國的經濟發展才能夠讓更多的百姓擁有現代化的生活。
2電力無功補償的關鍵技術
在電氣自動化工程中,電力無功補償的電力負荷功率因數是重要的技術指標。在電力系統中,功率因數越大越好,功率因素越大,無功功率的傳輸就會大大減少,從而減少有功功率的損耗。因此,在電氣自動化工程中,應該適當提高電力負荷的功率因數,有效改善電壓質量。另外,并聯電容器補償無功功率也是電力無功補償的重要關鍵技術。用電容器的無功補償能夠有效降低電網線損,為用戶提供優質的電壓。其中,在電容器投入和切除的過程中,無功補償電壓會發生變化。
3具體應用
3.1設計真空斷路器
在電氣自動化中,利用無功補償設計能夠有效節約成本,被廣泛應用于實際工作中。借助于無功補償技術,將固定濾波器與合閘管調節電抗器有機結合起來,從而形成新的無功補償裝置。在實際使用過程中,有效保證了濾波器的電流平衡,最大限度地滿足電氣自動化系統的功率因數需求,在短時間內實現對系統的無功補償,從而在降低能耗方面發揮重要的作用。
3.2對用電客戶進行無功補償
在對用電客戶進行無功補償的過程中,主要的實現途徑有2種:①利用無功補償使用戶的實際電力功率因數與國家預期的電力功率因素相符,逐漸增多電費補償,增強群眾的節能意識,對用戶實現無功補償;②將無功補償技術應用于用戶內部配網中,有效降低無功消耗,減輕能源壓力。通過這2種途徑可以有效降低能耗,減輕用戶的經濟壓力。
3.3對回路電流進行無功補償
在對電流回路進行無功補償的工程中,主要手段是借助固定濾波器來實現。借助固定濾波器調節飽和電感器,改變其內部的磁能飽和程度,從而改變感性電流,最終實現對回路電流進行無功補償的效果。在這個過程中,回路中的感性電流與固定濾波器中的多余電容性相互抵消,從而保證了電流的平衡性。然后,用串聯的方法將濾波器和電抗器連接在一起,實現兩者的電壓串聯,調節降壓按鈕就可以實現對電壓的調控,降低電網中的電壓,最終實現無功補償的效果。
3.4應用實例——以某變電站為例
在實際生活中,該變電站是一個供電中心,承擔著整個區域的供電任務。由于區域內用戶的需求不同,所以,其供電的電壓等級也分為好多不同的類型。在配電過程中,按照“分級補償、就地平衡”的原則,在配電過程中普遍采用了無功補償技術,平衡了配電線路和電力用戶的無功功率,使變電站無需再單獨承擔無功電力。在該變電站的配電過程中,容性無功補償裝置得到了廣泛的應用,在該區域的電力配網中發揮著重要作用,極大地降低了電力輸送過程中的能量損耗,并且對負荷兩側的無功補償也起到了兼顧的作用。在使用過程中,容性無功補償裝置的相關性質是根據主變壓器容量來確定的,一般確定為主變壓器容量的10%~30%.在變電站的實際操作過程中,如果主變壓器的最大負荷為35~110kV,則必須保證高壓側功率因數要大于0.95.如果主變壓器的單臺容量大于40MVA,則應該為每臺主變壓器配置2組以上的容性無功補償裝置,以確保無功補償技術能夠正常運轉,保證技術的使用效果,實現降低能耗的目標。在該變電站的實踐過程中,應該以自身的無功損耗補償為主。為了確定最佳的補償容量,在實踐中應該遵循以下3個原則:①保證無功補償技術的主要應用場所是主變壓器的無功損耗,空載狀態和負載狀態下的無功損耗都包含于其中;②如果主變壓器長期處于輕負荷狀態,則補償容量可以直接選取最小值補償;③對于負荷重的主變壓器,應該先提高電壓幅度,根據電壓幅度的具體狀態選擇補償容量。
2建筑電氣工程中智能化技術的具體應用
隨著人們對建筑電氣工程智能化技術應用方面的日益了解,其在當前建筑電氣中的控制系統,故障預測、判斷分析以及電氣工程設備優化等等方面都有了較為廣泛的應用,這直接提升了建筑電氣工程技術層次,具體如下:
2.1在建筑電氣工程控制系統中的應用
眾所周知,建筑行業電氣工程項目施工操作技術性、專業性和復雜性都較高,尤其是電氣工程的精細度方面,而且以往傳統施工過程中這部分項目就很容易出現故障,這對工程項目施工效率和質量影響極為不利。為了有效控制避免這些意料外的故障和電氣問題,進行電氣工程施工時就必須要構建相應的自我控制防御和保護體系,從而更好地進行事故后的檢測排除。在這些自我控制保護系統中就充分運用到了智能化技術,通過智能化技術中的定位系統就能夠有效幫助管理人員確認掌握工程設備、裝置和線路位置,并借助良好的傳感技術將其運行狀態信息傳輸到計算機,然后轉化為相應數據分析總結,將其與原本儲存信息進行比對,這樣就能夠動態掌握電氣工程運行狀況,一旦有異常也能夠及時發覺并確認異常原因,而相關管理人員也能夠及時快速應對解決,通過該步驟流程來實現電氣工程施工的自動化控制和動態管理。
2.2在建筑電氣工程故障預測分析中的應用
在電氣工程施工中利用智能化技術不僅能夠實現有效控制,還能夠快速檢測、反饋出電氣工程問題所在,系統通過故障警報來傳遞告知工程異常,然后對發生故障的部位進行智能數據傳遞,從而方便專業人員進行更深層次的智能監控和分析,通過常用神經網絡、模糊網絡或者專家系統等等來幫助預測分析工程故障,最后提出有效的解決方案。比如電氣設備變壓器、發動機、發電機等等發生故障就需要維修人員及時有效處理。然而電氣設備故障發生率不低,且其故障診斷不及時、不準確都會導致事態更為嚴重,傳統變壓器故障檢測方法就是通過檢查變壓箱里面的氣體并對該氣體成分進行分析來判斷故障與否,由此可見傳統人為檢測不僅耗時耗力,還需要將故障部分拆除開來,其準確率還不高,還容易導致電氣線路的二次破壞,而智能化技術的應用就完全克服了這些問題,直接簡化了其氣體提取步驟,系統會直接顯示變壓器氣體成分等相關信息,大大提高了其檢測效率和質量,準確性更高,可以說智能化技術在建筑電氣工程故障分析判斷方面應用效果顯著。
2.3在建筑電氣工程設備改建優化方面的應用
在建筑電氣工程設備的改建和設計優化領域,智能化技術的應用優勢也極為明顯,通過智能化領域中的關鍵性技術,遺傳算法和專家系統的科學使用能夠快速提升設備運算處理數據效率速度,對設備系統的優化升級也有重大促進作用。前者是一種高科技的計算機模型,通過大自然生化過程反應總結出的達爾文生物凈化原理和遺傳機理科學歸納生物進化規律,然后在實際運算使用過程中利用該規律進行搜索,并對該系統的弊端進行改進優化。而后者則主要是專業地對設備隱患缺陷進行科學論證分析,盡量確保該電氣線路能夠穩定正常運行。一般建筑電氣工程管理人員會綜合運用這兩種方法來優化升級相關設備,此外還可以運用模糊理論的物理學方法和神經網絡中將計算機中間算法進行升級來提高運算速率的方法,這也能夠大大優化其設備升級質量和過程,從而提高建筑電氣工程設計和施工質量。