馮士濤

（安徽省銅陵市有色控股公司冬瓜山銅礦，安徽 銅陵 244000）

1 加強(qiáng)電氣自動化技術(shù)應(yīng)用的重要性

眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力來源，它可由其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來，又易于轉(zhuǎn)化為其他形式的能量以供使用，電能既環(huán)保經(jīng)濟(jì)又便于控制、調(diào)節(jié)和運(yùn)用，有利于實(shí)現(xiàn)生成過程程序化、自動化。因此，電能在我國現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用。電能在工業(yè)產(chǎn)品中雖然具有重要作用，但事實(shí)上它在產(chǎn)品成本中所占的比例是很小的。使用電氣自動化系統(tǒng)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)不但可增加產(chǎn)品產(chǎn)量，而且可提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人勞動強(qiáng)度，改善工人作業(yè)環(huán)境，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。電氣自動化對工廠實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。加強(qiáng)對工廠電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，可以最大程度地節(jié)約能源，而節(jié)約能源是時代發(fā)展的必然趨勢，因此，實(shí)現(xiàn)電氣自動化在工廠供電系統(tǒng)中的應(yīng)用是必要的。

2 電氣自動化設(shè)計方案

2.1 高壓供電線路設(shè)計

變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件進(jìn)行確定，并確保能滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。

2.1.1 主接線方案

對只裝一臺變壓器的變電所主接線方案，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線，根據(jù)高壓側(cè)采用的開關(guān)電器不同，主要有以下3種比較典型的主接線方案：（1）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)—熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案；（2）高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)—熔斷器或負(fù)荷型跌開式熔斷器的主接線方案；（3）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)—斷路器的主接線方案。裝有2臺主變壓器的變電所主接線方案，其典型的主接線方案為：（1）高壓無母線、低壓單母線分段的主接線方案；（2）高壓采用單母線、低壓單母線分段的主接線方案；（3）高低壓側(cè)均為單母線分段的主接線方案。

2.1.2 確定主接線方案

根據(jù)工廠供電系統(tǒng)中高壓側(cè)電壓確定主接線方案。（1）10kV側(cè)主接線方案。當(dāng)工廠負(fù)荷的高壓側(cè)有一條10kV的公用電源干線時，就要考慮滿足工廠二級負(fù)荷的要求，或采用與附近單位連接高壓聯(lián)絡(luò)線的方式取得備用電源，因此，變電所高壓側(cè)有2條不同的電源進(jìn)線時，一條工作，另一條備用，同時為保證供電的可靠性和安全性，10kV側(cè)可采用單母線或單母線分段的方案。（2）380V側(cè)主接線方案。在工廠中一般用電部門較多，為保證供電的可靠性和靈活性，可采用單母線或單母線分段接線的方案，對電能進(jìn)行匯集，確保每一個用電部門都可方便地獲得電能，安全使用電能。（3）方案確定。若主變采用一臺變壓器，總進(jìn)線為2路時，為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側(cè)采用單母線分段形式，低壓側(cè)采用單母線形式。若主變采用2臺變壓器，總進(jìn)線為2路時，為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側(cè)采用單母線分段形式，2臺變壓器在正常情況下分裂運(yùn)行，當(dāng)其中任意一臺出現(xiàn)故障時另一臺作為備用，當(dāng)總進(jìn)線中的任一回路出現(xiàn)故障時2臺變壓器并列運(yùn)行。低壓側(cè)也采用單母線分段形式。

2.1.3 配電柜選擇

配電柜是電氣自動化系統(tǒng)中重要的組成部分，選擇配電柜要滿足下列要求：（1）對高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)選擇時，應(yīng)保證工作人員的安全，高壓開關(guān)柜便于運(yùn)行、維護(hù)、檢查、檢修和試驗(yàn)。（2）高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以保證在操作一次設(shè)備時，二次設(shè)備不會產(chǎn)生永久性變形和影響性能的彈性變形。（3）開關(guān)柜內(nèi)必須留有工作位置、試驗(yàn)位置，以保證手車處于以上位置時，不能隨意移動。（4）確保開關(guān)柜內(nèi)手車的推進(jìn)與拉出靈活方便，不產(chǎn)生沖擊力，相同規(guī)格的手車應(yīng)具有互換性。（5）沿所有開關(guān)柜整個長度延伸方向應(yīng)設(shè)有專用的接地導(dǎo)體，保證開關(guān)柜的安全使用。（6）二次回路導(dǎo)線應(yīng)有足夠的截面，以免影響互感器準(zhǔn)確度，應(yīng)使用銅導(dǎo)線，其截面電流回路不小于2.5 mm2、電壓回路不小于1.5 mm2。（7）開關(guān)柜電纜室門要求帶絞鏈，并與斷路器聯(lián)鎖，滿足“五防”功能的要求。（8）電流互感器的安裝要便于拆裝和做試驗(yàn)。（9）高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)必須是中置式開關(guān)柜，斷路器室下部必須是一個獨(dú)立小室，中間加隔板完全分開。

原有的配電柜系統(tǒng)通常采用固定式開關(guān)柜，而柜內(nèi)繼電保護(hù)主要是電磁式繼電器，其操作復(fù)雜，穩(wěn)定性較差，而且制約生產(chǎn)因素多，防護(hù)等級也達(dá)不到現(xiàn)有要求，根本不適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。綜合比較現(xiàn)有的多種配電柜，研究其各自特點(diǎn)，最終確定采用KYN系列開關(guān)柜，主要是因?yàn)榇斯癫捎昧酥兄檬浇Y(jié)構(gòu)，節(jié)約了斷路器室約50%的空間，更有利于電纜的安裝，且技術(shù)含量高，容量大，結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理，牢固，外型美觀，安全可靠，防護(hù)等級高，維修量小，還可以與微機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)配電站的自動化。

2.2 無功補(bǔ)償

在工廠供電系統(tǒng)中，功率因數(shù)的高低是評價電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，假如功率因數(shù)偏低，說明供電系統(tǒng)中無功電源不足，就會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低而造成電能損耗增加，用電效率降低，限制了供電線路的送電能力。在實(shí)際工作生產(chǎn)中，一般供電部門要求工廠的月平均功率因素達(dá)到0.9以上，當(dāng)企業(yè)的自然總平均功率因數(shù)較低，僅提高用電設(shè)備的自然功率達(dá)不到要求時，就要采用必要的無功功率補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)一步提高工廠的功率因數(shù)。

2.2.1 高壓集中補(bǔ)償

高壓集中補(bǔ)償主要是將并聯(lián)電容器集中裝設(shè)在高壓配電所的高壓母線上，采用這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償高壓母線前邊所有線路上的無功功率，而高壓母線后面的無功功率卻得不到補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方式只適合于大中型企業(yè)。

2.2.2 低壓集中補(bǔ)償

低壓集中補(bǔ)償主要將并聯(lián)電容器裝設(shè)在變電所的低壓母線上，一般適用于負(fù)荷較集中的小型企業(yè)，此補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)。

并聯(lián)電容器量Qcc的確定如下：

式中，Pmax為總平均最大功率（kW）；cosφ1為最大使用時的平均功率因數(shù)；cosφ2、cosφ3為目標(biāo)功率因數(shù)，取 0.97～0.98。

2.2.3 低壓分散補(bǔ)償

低壓分散補(bǔ)償主要是將并聯(lián)電容器分散裝設(shè)在各用電負(fù)荷附近。采用這種方式其補(bǔ)償范圍大，能減少高壓線路上的無功功率，同時也能減少低壓線路中的無功功率，減小電氣設(shè)備的容量和各導(dǎo)線的截面，降低電能的損耗。這種方式用在負(fù)荷比較分散、補(bǔ)償容量小的企業(yè)比較適宜。

補(bǔ)償容量Qcc計算公式如下：

根據(jù)工廠供電系統(tǒng)實(shí)際情況，最后確定采用最優(yōu)補(bǔ)償方式進(jìn)行補(bǔ)償。例如工廠配備的用電設(shè)備大多屬于電動機(jī)，那么需要補(bǔ)償?shù)娜萘烤捅容^小，可采用電容器自動投補(bǔ)的方式進(jìn)行補(bǔ)償。

2.3 設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

工廠供電系統(tǒng)中的導(dǎo)線及電氣設(shè)備主要包括電力變壓器、高低壓開關(guān)電器、互感器等，而這些組成部分需要依據(jù)正常工作條件、環(huán)境條件及安裝條件進(jìn)行選擇，部分設(shè)備還需要依據(jù)故障情況進(jìn)行短路電流的動穩(wěn)定度、熱穩(wěn)定度校驗(yàn)，在保障供電系統(tǒng)安全可靠的前提下，力爭做到運(yùn)行維護(hù)方便，技術(shù)先進(jìn)可靠，經(jīng)濟(jì)方面合理。供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備選擇通常在正常工作條件下進(jìn)行，主要是考慮電氣設(shè)備裝設(shè)的環(huán)境條件和電氣要求，例如環(huán)境條件主要考慮電氣設(shè)備所處的位置（戶內(nèi)或戶外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求；電氣要求主要考慮電氣設(shè)備對電壓、電流、頻率等方面的要求；對開關(guān)電器及保護(hù)用設(shè)備，如開關(guān)、熔斷器等，還應(yīng)考慮其斷流能力。電氣設(shè)備短路情況的校驗(yàn)，按最大可能的短路故障（通常為三相短路故障）時的動、熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)。而對于熔斷器和有熔斷保護(hù)的電器和導(dǎo)體（如電壓互感器等）以及架空線路等，一般不必考慮動、熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)，對電纜也不必進(jìn)行動穩(wěn)定度的校驗(yàn)。

3 結(jié)語

通過對工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計，電氣自動化彌補(bǔ)了原有系統(tǒng)的不足，調(diào)整了負(fù)荷的分配，明確了補(bǔ)償?shù)姆绞?，使工廠的供電系統(tǒng)得到優(yōu)化，保證了供電安全可靠運(yùn)行，減少了改造成本，提高了工廠供電系統(tǒng)綜合利用電氣自動化的可靠性。

［1］雍靜.供配電系統(tǒng)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

［2］王合貞.高壓并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2006

［3］呂繼光.工業(yè)廠房供配電模式的選擇［J］.現(xiàn)代物業(yè)，2007（1）