电气设备及其接地装置的运行维护探讨.docx

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电气设备及其接地装置的运行维护探讨

电气自动化论文

1、加速中小型老旧变压器更新换代的节电降耗

根据有关资料的估算：

从发电到供电，一直到用电的过程－广义电力系统中的各种电气设备（包括发电机、变压器、电力线路、电动机等）全部的电能消耗约占发电量的28％～33％。

这对全国来说一年就有3178～3746亿kW·h的电能损耗在运行的电气设备中，相当于10个中等用电量的省的用电量之和。

这说明节电潜力非常之大，但也说明我国电网线损率过高，是世界上产值能耗落后之国。

我国电网的线损率高达8.7％，而德国仅为4.6％，落后之因是：

一是我国电网结构落后，网架薄弱，如电网中中小型老旧高能耗变压器拥有量太大，缺乏调节能力，造成事故率高，线损率高；二是电网运行管理落后，强调安全运行，忽视经济运行；三是陈旧的观念和粗放性管理促成线损率过高。

总之，造成我国电网损耗大的主要原因是，我国城乡电网结构和企业电网结构中及电网运行管理中科技含量太低。

变压器在整个电力系统中是一种应用广泛的电气设备，一般说来，从发电、供电一直到用电，需要经过3～5次的变压过程，其自身要产生有功功率损失和无功功率消耗。

由于变压器台数多，总容量大，所以在广义电力系统（包括发、供、用电）运行中，变压器总的电能损失占发电量的10％左右。

这对全国来说，意味着全年变压器总的电能损失为1100亿kW·h以上，相当于3个中等用电量的省用电量之和。

我国变压器损耗电能如此之大，是由于我国的城乡电网中和企业电网中老的高能耗变压器数量太大之故。

城乡电网中不仅有大量六、七十年代老旧变压器，有些单位还有四、五十年代变压器在运行，总计有1百多万台，占社会拥有量的40％以上。

由于老旧变压器拥有量大，造成我国电网线损率过高。

使我国电网结构中科技含量远远落后于发达国家。

老旧变压器长期超期服役，更新速度慢，其主要原因是我国普遍存在资金短缺以及耗能设备更新观念落后，管理落后和技术经济决策失误所造成的。

2变压器更新换代的科学决策在新世纪，在城乡电网改造中，我们要运用知识经济和科学技术，加速老旧变压器的更新换代。

在变压器更新换代中要有科学决策。

（1）树立商品经济中优胜劣汰的竞争观现代化耗能设备管理的决策要求人们必须从产品经济观念转变为商品经济观念；从封建闭锁的小农经济观念转变为商品经济中的竞争观念，竞争的规律就是优胜劣汰。

（2）树立耗能设备技术磨损观念耗能设备管理的科学理论的主要基础，从经济寿命观念出发，把产品经济的物质磨损观念转变为技术磨损观念。

耗能设备的经济寿命系指耗能设备在制造过程中，不仅考虑设备的物质磨损，更主要的是按技术磨损确定设备的使用年限。

耗能设备的技术磨损系指耗能设备在使用过程中，一旦社会上制造出的新设备，其技术性能和经济效益已比原设备继续使用优越时，就应按技术磨损进行决策更新设备。

（3）加速老旧变压器更新换代是经济效益不好的企业的重要举措之一。

因为亏损的企业要想生存下去，必须走扭亏为盈之路。

加速老旧变压器更新换代，这是低投入高产出的经济决策。

3变压器更新换代的节电潜力与社会效益当前我国老旧变压器更新换代时，对老旧变压器淘汰要做到劣中汰劣，对新型变压器选型要做到优中选优，不要单纯立足于变压器资金投入少，更要充分考虑到运行中的节电效果，因此不应选择投资少能耗高的S7型变压器，应选择投资大节电效果好的S9型和非晶态变压器，由于节电效果好，多花的投资能很快收回

2、会议电视系统应用探讨。

1、加速中小型老旧变压器更新换代的节电降耗2、会议电视系统应用探讨3、关于住宅电气设计的探讨4、高压配电设备及其运行5、高速单凭机硬件关键参数设计概论6、照明电路发生故障的原因及排除方法7、代替小型PLC的单片控制器8、固态继电器及在应用中的一些问题探讨9、断线保护装置对人身和设备的保护10、发电机组和大型电动机测温装置的测试和改进11、对当前汽轮发电机在线监测应用的初步分析和建议12、对闭环运行方式配电自动化系统的探讨13、电气设备热故障分析及对策14、电气设备机房的电涌防护15、电锅炉房的电气设计16、大学图书馆电气设计17、配电自动化系统中的通信系统电气化毕业设计电气自动化毕业论文选题21、人工智能在电气传动中应用的进展2、电气改造工程施工组织设计3、真空技术4、用于基本驱动系统的高性能比变频器SinamicsG1105、脉冲功率装置能源计算机控制技术6、交流调速的功率控制技术7、国外永磁传动技术的新发展8、变频器制动新思路、新方法9、变频器在锅炉给粉器上的应用10、变频器在运行过程中存在的问题及其对策11、变频器应用中的干扰及其抑制12、新世界多层住宅配电设计13、民用建筑应急照明的解析14、交流参数稳压电源及其对谐波的抑制15、建筑防雷综合述论16、建筑电气在住宅室内环境设计中的功能与应用电气化毕业论文电气自动化论文电气工程毕业设计电子电气毕业论文31、GIS在交通中的应用与发展2、能提供低成本风电的新型风力机3、风力发电机组齿轮箱监控设施4、风力发电机组齿轮箱概述5、暖通空调系统故障预测维护与设备管理自动化6、计算机监控系统在化学水汽品质监督中的应用7、机电一体化智能大流量电动执行机构的研究8、机电一体化智能大流量电动执行机构9、富有感染力的灯光照明10、油井高含水计量技术探讨11、基于MSP430单凭机的实时多任务操作系统12、电机转子动平衡半自动去中系统的研制13、中国电源产业的发展与分析14、运动控制新技术15、一种智能型伺服放大器的设计16、新进制造技术的新发展17、无轴承电机研究和应用前景18、我国机械制造业管理信息化特点及发展趋势19、数控化发展趋势——智能化数控系统20、柔性制造系统的关键技术及发展趋势

3、关于住宅电气设计的探讨

1关于配电系统问题《住宅设计规范》（以下简称《住规》）第6.5.2条第1点规定住宅供电应采用9T、9NC-S、TN-S三种接地方式。

在设计时由城市公用低压线路供电的住宅楼一般采用TT系统:

住宅小区的每幢住宅楼采用由小区变配电站配电时采用TN-C-S系统;对附设有配电所的高层电梯住宅采用TN-S系统。

2关于每户电源进线问题大多数住宅每户一般都为单相电源进线。

随着社会的发展和生活水平的提高,高级住宅

的冬季采暖与夏季降温已不完全是采用以往的分体式空调来完成,而是由家庭小型中央空调系统取而代之,家庭中央空调系统一般由风机盘管和空调主机组成,风机盘管依然为220V电源,空调主机则为380V电源。

此时住宅电源应采用三相电源进线,出线回路亦设一路三相断路器作空调主机电源。

《住规》第6,5.2条第5点还规定每套住宅进线断路器应采用同时断开相线和中性线的开关电器,所以对于单相电源进线采用双极开关;对于三相电源进线采用四极开关。

3关于每户配电箱出线回路的设计问题一般出线回路按照明、普通插座、空调插座、厨房插座、电热水器插座等回路设计。

另一种方式,除了厨房和电热水器插座回路外,其余插座完全可以按房间分片区设置回路,且线路敷设方便,交叉少。

另外,近年来出现了电热地板辐射采暖技术,这种系统以电力产生热源,通过敷设于地板表层下的柔性加热电缆以及传感探头,由电子温控器自动控制向房间供热采暖。

根据不同地区系统功率指标（约50W-150W/m2）于每户配电箱按房间面积分回路并带漏电保护预留容量。

4关于每户的电源进线不应小于10mm2的条文住宅一方面向大户型大面积方向发展,另一方面也有向小户型发展的情况。

小户型一般为30-40m2,装设功率为4-5KW/户,如果这种情况也采用每户的电源进线不应小于10mm2的规定,笔者认为是不合适的,一则没有必要,二则不经济。

小户型多为电梯公寓,套数多,每户电源进线均采用10mm2对工程造价会有一定的影响,尤其是房地产商对设计要求既要质量高又要节约工程造价。

所以对于类似小户型应允许将每户电源进线减至6mm2。

5关子电能表的选型及表箱的设置住宅照明计量表箱的设置方式在《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92第8.2.2.2条中做了详细规定,但对集中式式计量表箱内的电表数量未作规定,笔者认为应将数量控制在20只表以内,否则电表箱体积太大,在制做、安装及进出管线施工方面都不便,多层住宅一般设置在首层嵌墙暗装,对建筑墙体造成较大影响。

高层住宅设置在管道井内,表箱太大对管道井的

尺寸就提出了要求。

对单相电源进线的用户采用单相电表,对三相电源进线的用户采用三相电表。

另外,在城市电网直供用户可享受波峰波谷电价的地区应采用分时段计量电表。

6关于漏电断路器极数及漏电动作电流的选择《住规》第6.5.2条第7点要求每撞楼进线断路器设漏电保护,常遇到的问题是断路器的极数与漏电动作电流的选择。

根据《低压配电设计规范》GB50054-95第4.5.6条规定“当装设漏电电流动作的保护电气时,应能将其所保护的回路所有带电导线断开。

”在住宅设计中多为单相负荷或单相负荷与三相负荷同时存在,N线不可能保持地电位,所以应选用三相四极漏电断路器（末端插座回路选用两极漏电断路器或可断开N线的1P+N型漏电断路器）。

设漏电保护的目的根据条文说明是为防电气为灾,根据《低压配电设计规范》GB50054-95第4.4.21条“其额定动作电流不应超过0.5A”以此为依据进行设计。

7关于插座的设置这里主要谈一谈浴霸、电热水器及厨房燃气报警器插座的配置,市场上出售的浴霸有两灯头、三灯头及四灯头的,都配有单相三极插头和配套开关,电热水器也配有三极插头,设计时应根据卫生间的布置预留单相三极防溅插座。

家用壁装式可燃气体报警器（例如JRB-99系列）为单相两极插头,可与抽油烟机共用插座（选用单相二加三极插座）。

另外,对于如洗衣机等的插座应选用带开关型的较好。

8关于进线电源中性线规格问题对于一幢住宅楼而言,其进户电源一般设计采用三相五线制电源。

根据规定,相线截面在16mm2以下的,中性线截面不小于相线截面;相线截面在16mm2～35mm2的,中性线截面不小于16mm2;相线截面在35mm2以上的,中性线截面不小于相线截面的一半。

设计人员进行配电设计时,对三相的负荷进行平衡后,从经济角度考虑,其中性线截面往往按以上规定的下限选取。

认为三相负荷平衡时中性线上电流接近零,但在实际工程中笔者曾发现住宅三相电源的中性线电流接近甚至大于相线电流。

笔者分析认为其原因在于:

一方面住户在用电时,实际三相负荷是不平衡的,特别是夏天,用户使用大功率空调的不一致有可能使其中两相运行的空

调多,而另一相所连接的空调运行的少,从而造成三相负荷极不平衡;另一个方面,造成中性线电流接近或大于相线电流的原因可能是由于电子技术的发展,出现了许多非线性负荷。

例如,可控硅、微波炉、电子镇流器、电脑等,其负荷电流内有大量的多次谐波电流成分。

三相负荷平衡回路的中性线中50HZ的电流互相抵消,但3、6、9、12、15等三倍次谐波电流则不是被抵消而是叠加,从而使中性线电流接近甚至大于相线电流。

因此,设计人员在进行配电系统设计时,应充分考虑到住宅用电设备的多样性和住户用电的不平衡性,慎重选择中性线的截面,以确保用电安全。

9关于相关规范的相关条文在住宅电气设计过程中往往会用到其它规范的有关条文,其中较重要的条文应注意。

9.1《供配电系统设计规范》GB50052-95第6.0.10条“由建筑物外引入的配电线路,应在室内靠近进线点便于操作维护的地方装设隔离电器。

”所以电源进线除设漏电断路器外还应设隔离,隔离电器先用三极且符合《低规》GB50054-95第2.1.6条规定的电器。

9.2《通用用电设备配电设计规范）GB50055-93“第八章日用电器”对插座等的设计要求有详细的条文,应作为住宅设计的重要依据。

另外《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92第10.8条“家用电气篇”也可对住宅设计规范作很好的补充。

9.3《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002第19.1.6条规定“当灯具距地面高度小于2.4m时,灯具的可接近裸露导体必须接地（PE）或接零（PEN）可靠,并应有专用接地螺栓,且有标识。

”住宅卫生间一般都设有壁灯,为满足规范要求,笔者建议采用利用卫生间的局部等电位联结的作法,而不必为一两套壁灯设照明用PE保护线。

9.4住宅一般都没有CATV系统,根据《民用建筑电气设计规范》第15.8.1条规定“CATV系统采用单相220V、50Hz交流电源,一般由靠近前端的照明配电箱以专用回路方式供给”,另外像配线架及对讲门铃系统笔者建议也采用单独回路配电,而不与走廊照明回路共用电源,以保证检修时相互无影响。

但它们均为公共用电,用一只电表计量即可。

9.5《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92第14.8.2.9条规定了装有澡盆和淋浴盆的场

所设置开关和插座的规定,设计住宅卫生间内的插座位置时应注意允许安装的区域范围,以满足规范要求。

4、高压配电设备及其运行

1.4变压器经济运行

（1）10kV变（配）电所变压器配置原则：

①变压器容量及台数的确定。

变压器容量应根据计算负荷并充分预计负荷的发展，充分考虑经济运行要求，即在正常运行条件下，负荷率保持在75%左右。

对于负荷随季节性变化较大或集中负荷较大时，应设两台以上变压器，农业负荷可选用调容变压器。

对特殊负荷，如冲击性负荷、季节性负荷、农用排灌用负荷，及照明负荷与动力负荷混合供电，动力负荷引起电压偏差或闪变时，应装设专用变压器。

②联结组的选择。

为了使变压器在三相负荷不平衡条件下得以充分利用，并有利于抑制三次谐波电流时，配电变压器应选择联结组为D，ynll。

连接在多雷电活动地区架空网上的配电变压器宜选用Y，znll联结组。

③建在主体建筑物内的变（配）电所变压器的选择。

建在主体建筑物内的变（配）电所，应选用防灾型变压器。

④选用变压器的一般原则。

一般情况下，应按标准系列选择变压器，优先采用节能型、干式无油化变压器。

⑤装设两台及以上变压器时应满足并列运行的条件。

（2）变压器经济运行方式：

①保持变压器最佳负荷率，取得最高效率，一般变压器最高效率运行点的负荷率为65%～75%。

②选用节能型（S9系列、S11系列、SH系列）变压器。

一般情况下选用节能型变压器，其增加投资部分在3～5年内即可收回。

③选用少维护型（油浸密封式、干式）变压器。

④根据年负荷曲线峰谷规律和日负荷曲线峰谷规律，采用变压器并列运行方式投切变压器。

避免"大马拉小车"，在一台变压器发生故障退出运行时，由其他变压器分担负荷，可以提高供电可靠性。

⑤根据负荷性质及变化规律设置专用变压器。

如工业企业中设置照明专用变压器，农业中设置灌溉专用变压器。

1.5变压器油及其运行

（1）变压器油的作用：

变压器油既具有良好的绝缘作用又具有良好的对流散热作用。

（2）变压器油的运行：

①变压器油的试验。

新的和运行中的变压器油都需要作试验。

按照变压器运行规程规定，变压器油每年都要取油样试验。

试验项目一般应作耐压试验、介质损耗试验及简化试验。

每次取油样试验的结果，还应与上一次取样试验的结果作比较，以掌握油质性能变化的趋势。

运行中的变压器油，对电压在35kV及以上的变压器，每年至少取样作一次简化试验；对电压在35kV以下的变压器，则每两年至少作一次简化试验。

此外，

还应在两次简化试验之间作一次耐压试验。

在变压器经受短路故障后，或出现异常情况时，应取油样进行特性分析。

②变压器油的简易鉴别1）油的颜色：

新油一般为浅黄色、氧化后颜色变深。

新油呈深暗色是不允许的。

运行中油的颜色迅速变暗，表示油质变坏。

2）透明度：

新油在玻璃瓶中是透明的，并带有蓝紫色的荧光，如果失去荧光和透明度，说明有机械杂质和游离炭。

3）气味：

变压器油应没有气味，或带一点煤油味，如有别的气味，说明油质变坏，如油干燥时过热带烧焦味；油严重老化带酸味；油内产生过电弧带乙炔味。

油还会随容器产生其它味。

（3）变压器油的运行管理：

①变压器油应尽量避免与空气直接接触。

变压器油与空气接触会加速油的氧化，生成酸性的氧化物；空气中的湿度会使油受潮，降低击穿电压，增加介质损耗值，加快油的劣化速度。

②油在运行中应严格控制温度。

温度高会加速油质劣化。

③变压器油应避免阳光直射，因为紫外线的作用会增加油的氧化速度。

变压器油不应装在透明容器内。

④对充油设备进行检查，经常检查其严密性、油枕、呼吸器的情况以及油量、油色是否正常。

⑤运行中的变压器补油时应注意以下几点：

1）35kV及以上变压器应补入相同牌号的油，并应作耐压试验。

2）10kV及以下变压器可补入不同牌号的油，但应作混油耐压试验。

5、高速单凭机硬件关键参数设计概论随着单片机的频率和集成度、单位面积的功率及数字信号速度的不断提高，而信号的幅度却不断降低，原先设计好的、使用很稳定的单片机系统，现在可能出现莫名其妙的错误，分析原因，又找不出问题所在。

另外，由于市场的需求，产品需要采用高速单片机来实现，设计人员如何快速掌握高速设计呢?

硬件设计包括逻辑设计和可靠性的设计。

逻辑设计实现功能。

硬件设计工程师可以直接通过验证功能是否实现，来判定是否满足需求。

这方面的资料相当多，这里就不叙述了。

硬件可靠性设计，主要表现在电气、热等关键参数上。

我将这些归纳为特性阻抗、SI、PI、EMC、热设计等5个部分。

1特性阻抗近年来，在数字信号速度日渐增快的情况下，在印制板的布线时，还应考虑电磁波和有关方波传播的问题。

这样，原来简单的导线，逐渐转变成高频与高速类的复杂传输线了。

在高频情况下，印制板（PCB）上传输信号的铜导线可被视为由一连串等效电阻及一并联电感所组合而成的传导线路，如图1所示。

只考虑杂散分布的串联电感和并联电容的效应，会得到以下公式：

式中Z0即特性阻抗，单位为Ω。

PCB的特性阻抗Z0与PCB设计中布局和走线方式密切相关。

影响PCB走线特性阻抗的因素主要有：

铜线的宽度和厚度、介质的介电常数和厚度、焊盘的厚度、地线的路径、周边的走线等。

在PCB的特性阻抗设计中，微带线结构是最受欢迎的，因而得到最广泛的推广与应用。

最常使用的微带线结构有4种：

表面微带线（surfacemicrostrip）、嵌入式微带线（embeddedmicrostrip）、带状线（stripline）、双带线（dual-stripline）。

下面只说明表面微带线结构，其它几种可参考相关资料。

表面微带线模型结构如图2所示。

Z0的计算公式如下：

对于差分信号，其特性阻抗Zdiff修正公式如下：

公式中：

——PCB基材的介电常数；b——PCB传输导线线宽；d1——PCB传输导线线厚；d2——PCB介质层厚度；D——差分线对线边沿之间的线距。

从公式中可以看出，特性阻抗主要由、b、d1、d2决定。

通过控制以上4个参数，可以得到相应的特性阻抗。

信号完整性（SI）2信号完整性（SI）SI是指信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。

如果电路中的信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC，则该电路具有较好的信号完整性。

反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。

从广义上讲，信号完整性问题主要表现为5个方面：

延迟、反射、串扰、同步切换噪声和电磁兼容性。

延迟是指信号在PCB板的导线上以有限的速度传输，信号从发送端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。

信号的延迟会对系统的时序产生影响。

在高速数字系统中，传输延迟主要取决于导线的长度和导线周围介质的介电常数。

当PCB板上导线（高速数字系统中称为传输线）的特征阻抗与负载阻抗不匹配时，信号到达接收端后有一部分能量将沿着传输线反射回去，使信号波形发生畸变，甚至出现信号的过冲和下冲。

如果信号在传输线上来回反射，就会产生振铃和环绕振荡。

由于PCB板上的任何两个器件或导线之间都存在互容和互感，因此，当一个器件或一根导线上的信号发生变化时，其变化会通过互容和互感影响其它器件或导线，即串扰。

串扰的强度取决于器件及导线的几何尺寸和相互距离。

信号质量表现为几个方面。

对于大家熟知的频率、周期、占空比、过冲、振铃、上升时间、下降时间等，在此就不作详细介绍了。

下面主要介绍几个重要概念。

①高电平时间（hightime），指在一个正脉冲中高于Vih_min部分的时间。

②低电平时间（lowtime），指在一个负脉冲中低于Vil_max部分的时间，如图3所示。

③建立时间（setuptime），指一个输入信号（inputsignal）在参考信号（referencesignal）到达指定的转换前必须保持稳定的最短时间。

④保持时间（holdtime），是数据在参考引脚经过指定的转换后，必须稳定的最短时间，如图4所示。

⑤建立时间裕量（setupargin），指所设计系统的建立时间与接收端芯片所要求的最小建立时间的差值。

⑥保持时间裕量（holdargin），指所设计系统的保持时间与接收端芯片所要求的最小保持时间之间的差值。

⑦时钟偏移（clockskew），指不同的接收设备接收到同一时钟驱动输出之间的时间差。

⑧Tco（timeclocktooutput，时钟延迟），是一个定义包括一切设备延迟的参数，即Tco=内部逻辑延迟（internallogicdelay）+缓冲器延迟（bufferdelay）。

⑨最大经历时间（Tflightmax），即finalswitchdelay，指在上升沿，到达高阈值电压的时间，并保持高电平之上，减去驱动所需的缓冲延迟。

⑩最小经历时间（Tflightmin），即firstsettledelay，指在上升沿，到达低阈值电压的时间，减去驱动所需的缓冲延迟。

时钟抖动（clockjitter）是由每个时钟周期之间不稳定性抖动而引起的。

，一般由于PLL在时钟驱动时的不稳定性引起，同时，时钟抖动引起了有效时钟周期的减小。

串扰（crosstalk）。

邻近的两根信号线，当其中的一根信号线上的电流变化时（称为aggressor，攻击者），由于感应电流的影响，另外一根信号线上的电流也将引起变化（称为victim，受害者）。

SI是个系统问题，必须用系统观点来看。

以下是将问题的分解。

◆传输线效应分析：

阻抗、损耗、回流……◆反射分析：

过冲、振铃……◆时序分析：

延时、抖动、SKEW……◆串扰分析◆噪声分析：

SSN、地弹、电源下陷……◆PI设计：

确定如何选择电容、电容如何放置、PCB合适叠层方式……◆PCB、器件的寄生参数影响分析

◆端接技术等

3电源完整性PIPI的提出，源于当不考虑电源的影响下基于布线和器件模型而进行SI分析时所带来的巨大误差，相关概念如下。

◆电子噪声，指电子线路中某些元器件产生的随机起伏的电信号。

◆地弹噪声。

PCB板上的众多数字信号同步进行切换时（如CPU的数据总当线、地址总线等