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关键词:用户;电气设备;故障;电网安全;措施;防止
当前,随着电气时代的不断发展,电气设备已经进入了千家万户,减轻人们的负担,方便人们的生活,为人们生活做出来很大的贡献,与此同时,随着用电户的日愈增多和电网的不断扩大,电网的安全运行和用户的安全用电越来越休戚相关。然而,要是对这些电气设备使用不当或管理不善,往往也会出现很多故障,造成了极大的危害,例如电伤或火灾、爆炸等电气灾害事故,对于人、财、物的损失也是极大的,对于整个电网安全的危害更是不言而喻。据不完全统计,仅仅2015年,用户设备造成的故障就占到总故障的43.1%。所以,用户如何安全高效地使用好电气设备,是维护整个电网安全的重要环节。本文对于用户电气设备影响电网安全所存在的问题进行分析和调查,并且探讨和研究防止因为电气设备故障而影响店网安全的运行的措施及方法,以此维护电网安全。
1用户电气设备故障存在问题以及原因
用户导致电气设备产生故障问题有以下几个方面。其一、用户电工对高压设备维护以及操作水平不够。由于某些用户电工没有《进网作业许可证》就强行上岗以及虽然有证但是其专业专业水平不够扎实导致电工错误操作,致使发生违规操作,从而造成系统跳闸等故障。其二、用户高压电器设备故障,致使该馈线用户全线停电。由于设备超过使用年限以及CT和PT的选取未因材选取导致用户高压电柜电流互感器突然击穿和烧毁,从而造成系统变电站的馈线跳闸。其三、变压器发生故障。由于变压器运行时间过长、长期超载缺少增容以及某些变压器没有投跳闸,导致变压器出现冒烟以致于起火现象,导致火灾,造成用户经济损失和电网安全运行受到阻碍。其四、受电用户端的保护性较差。由于许多用户没有及时更新新的电气设备,依旧采用老式继电器,其保护性能很差,而且难于新设备相互配合工作,导致受电用户端的保护可靠性以及速动性变差。其五、由于主客观原因,例如电气设备的维护通道过于狭窄、值班电工不在现场以及天气因素和小动物的误入等等的各方面原因,导致延误抢修和送电时间。
2用户电气设备故障预防措施
2.1提高电工专业水平,加大安全用电宣传力度
加强安全用电宣传,定期举办相关活动,营造安全用电的气氛,监督和落实用户采取安全用电的工作,以此防止和降低电气设备故障出现的发生率;与此同时,加大监督,必须实行有证上岗,对于无证上岗的电工进行从严治理,电力培训机构对于培训电工是,实行实地操作制度,开展实际操作学习和训练,并且设置考试,达到并且符合标准才可正式上岗,提高电工专业意识,要求用户电工值班到位,操作水平过硬,严格遵循职业操守,协助用户解决问题。
2.2严把设备质量关,降低高压设备故障
对于CT和PT等设备增加爬距,采取绝缘型,选取质量可靠,有入网证以及生产许可证的厂家进行选取设备,严禁偷斤少两,选取不合格的产品造成不需要的经济损失,用户检查部门定期检查用户设备,做到认真负责,可以采取按周期试验,对于设备出现的的问题做到早发现,早处理,对于不合格的或者超过年限的进行抓紧更换,与此同时电力试验机构定期进行预防性试验,坚持“一修必好”的原则,用心为用户服务,创造和谐社会。
2.3及时检修,适时更新设备
严格控制老旧设备进入电网,及时更新新设备,无语超过年限的设备督促监督进行及时更换,认真核对供电网络电容量问题,对于容量不足的设备进行及时更换,变压器必须安装投跳闸,以应对及时报警,定期检查对于超载运行变压器进行及时停止运行。
2.4落实新型设备,提高保护速动性
设计单位对于用户全部宣传并且监督落实电子式设备,淘汰老式设备,以便与新型设备相互协调配合,提高保护速动性;对于无法兼顾速动和选择性的用户,采取切除故障发,以达到用户速动性;与此同时设计单位对于用户设备进行定期检修和调试。
2.5对于其他问题的解决
对于电气设备的维修通道,设计单位要本着认真负责的态度,设计合理的维修通道。例如单电源的高压柜,开关柜通道应该为800mm;双路电源的柜后通道应该为1200mm等等;对于新装的电柜应该采取绝缘材料,以防止出现危险,在多雨季节,应该关好电气设备的门窗,以减少湿气对于电气设备的腐蚀及不利影响,而且在有电气设备的房间配备去湿器,并且及时清理电气设备,降低天气的影响;配电室实行全封闭式,防止小动物的误入而导致不必要的短路故障;用户进行自己检修过程中,要配齐绝缘手套、应急灯、标示牌等绝缘和抢修工具,并加大宣传,自觉妥善保管相关工具,以便方便抢修,缩短抢修时间。
3结语
随着时代不断发展和科技不断进步,人们已经进入“电气时代”,用户端的电气设备与店网安去休戚相关,已然成为电网安全的重要因素,所以关于用户对于电气设备故障的防止工作势在必行。综述所述,深入了解用户导致电气设备产生故障问题以及形成原因,能够有助于用户对于电气设备产生故障的预防工作,只有做好这方面的预防工作,降低电气设备的故障发生率,提高供电的质量以及可靠性,才能进一步提高我国电网的安全运行,从而保障广大用户的利益,进而促进我国经济繁荣发展,让我们离小康社会的总目标更进一步。
参考文献:
[1]苏跃清.防止用户电气设备故障影响电网安全的措施[J].管理观察,2009(18):235-237.
关键词:油田 电气 节能方案
随着我国社会经济的大力发展,当前我国大部分油田企业的采油厂已经进入到了开发后期,而且绝大部分含水率已经达到80%以上。随着含水率的不断上升,紧接着采出总液量不断的高涨,导致电气能耗迅速的增加。由于现今我国的油田电网采用的也多是干线式或是放射式的接线方式,这种接线方式的特点虽然在于它的结构构成简单并且易于操作,而且其设备的损耗费用非常低,但是,另一方面它也存在着比较多的弊端,比如说在连接设备需要线路长一些的时候,线路的末尾会出现电压供给不足的情况,这样就导致抽油机无法在充足的电压下运行,因此就无法获得工作的最佳效率,这样也会起到在一定程度上影响到电动机寿命的作用。因此,在诸多因素的促使下,油田的电气节能方案也被日益反复提及。
一、适当选择使用变压器
目前,油田的变压器数量远远超过限度,这种现象存在的非常普遍。其中,大部分配电站都存在着多台变压器同时工作的情形,这样就导致了运行效率比较低,不能有效利用变压器。因此,想要对此进行适当有效调整,必须减少变压器,提高整体运行效率。
(一)以改变电力系统的运行这种方式,使多台运行的变压器改为只使用一台,其它作为备用,提高这一台变压器的使用效率。
(二)将不用的变压器进行有效回收,不再让无用的变压器继续耗电,继而达到优化电网布局的效果。
(三)为了解决变压器低效率的情况,应该将负荷率比较低得变压器统一换成功率适当的机器,这样可以有效的提升变压器的效率。
二、提高功率因数
虽然一直以来我国油田节能采用的是提高自然功率因数的方法,但是当自然功率因数无法跟上现今我国经济发展的脚步时,就需要增加配设无功补偿装置。根据各个电网的不同要求进行配置,一般补偿装置都是选择静电电容器,那么补偿的方式可以采用多种方式,比如说集中补偿或是个别补偿,或是将两者相结合的方式。
适当采取异步电动机的使用也是提高功率因数的一个好方法,这样可以减少无功功率在线路传输中的容量,也可以在检验功率的时候,找到轻负荷的电动机,用合适的方法确定其容量,之后利用小容量电动机取代轻负荷的电动机。
三、解决负荷不均衡状态
电能具有其不可存储的特性。因为这个特性,导致电网在运行的过程中会使电负荷随着时间的变化而产生变化,不能保持平衡的状态:用电高峰期的时候,电力会出现短缺的情况,而用电低峰期的时候,又会导致电容量的浪费。研究表明,当电负荷出现不均衡状态的时候,造成的损耗会非常严重,电负荷越呈均衡的状态,损耗就会越小。因此,线路的损耗程度与电容量的均衡有着直接的正比关系。
在这种情况下,我们可以这样来做一个假设,如果在系统的运行中,抽油机呈现这样一种运行的状态:首先,三种功率(即有功功率P、无功功率Q、视在功率S)呈平衡的状态,之后电流之间的波动也显示正常,电冲击流较小,最后功率因数恒定不变。在这样一种美好的假设下,抽油机就能起到很大的节能效果。因此,依据这些设想,人们发明了平衡符合调节器,这种设备的应用从很大程度上改善了抽油机的不足,而且起到了节能的目的。
四、无功补偿与谐波的调节
在油田的电网使用中,有一部分的无功功率消耗在电网的传输等环节中,另一部分则被电力用户所消耗。因此,将其进行优化,在保证各个节点之间的电压达标的情况下,以达到最小损耗为目的,对无功补偿设备进行调节,达到电网中无功分层的平衡,有效提高电压的质量,将损耗降低到最小,因而节电的效果。
为了将无功功率的损耗减少到最低,就必须减少其在电网里面的流动。但是,在油田的电网中,往往含有比例很高的整套设备,这就导致了谐波的含量会非常高,这样也会在一定程度上导致无功补偿设备不能正常的使用,严重的也会直接被损坏。这就需要对谐波进行调节,进行对系统的保护。
五、采取技术支持调整电压
当电压在系统的运行中时,虽然仅仅是一些微小的偏差时,但也会对用电的设备运行产生非常严重的影响。因为用电设备是按照既定的电压进行设计的,如果在电压的运行中,实际电压较大限度的偏离了额定电压,就会导致用电设备被损坏的情况。因此在对油田电网的控制中,必须要增加对超出电压的调整。
负荷在很大程度上对无功功率的要求进行了限制,因为无功功率的任何变化都会相应的引起电压的变化,这就会对各个节点或用户产生非常大的影响,因此为了防止这种事件的发生,一般都会要求电压在指定的范围内小幅度的变化。在一些特殊的场合,如果会导致大幅度的负荷变化时,这个要求的范围会更小。因此,当电力系统无法提供充足的电源时,就必须要依靠无功补偿装置来进行调节,它可以在一定程度上减少传输的无功功率,因而减小损耗程度,大大提高可负荷的电压量。
六、变频调速技术的应用及改革
对于在很大程度上需要进行调速的电动机来说,运用变频调速技术是必不可缺的,也会达到提高节能效益的目的。因而对于油田产业来说,可以大范围的使用变频调速技术,一方面既可以增加电动机的使用效率,提高电动机的运行,另一方面又可以有效的降低电动机带来的损耗程度。如果在此基础上,针对在油田中的应用性能再将变频调速技术进行大力度的改革,使之可以解决谐波带来的大量问题的同时,又可以使电动机的使用寿命得以延长,为油田电气的节能提供了很大的保证。
七、结语
总而言之,在油田电气节能方案的设计上,应该多学习其他企业成功的方案经验,并且与自身的实际相结合,再有计划性的采取一系列的有效措施,可以为油田在电气能源损耗方面带来真正的解决方案,减少电能在油田中的种种损耗程度,因此提高油田中电能的利用率,在实践中摸索,在摸索中前行,从而做到在节能环保的基础上,大力发展油田经济的成功结果。
参考文献
[1]张选正.国内外油田抽油机各种节能方案的分析[J].电机与控制应用,2012(4).
[2]尹忠东,朱永强等.油田的电气综合节能方案[J].电气时代,2007(4).
【关键词】电气设备;漏电保护;意义
引言
在这个经济快速发展的社会当中,人们生活水平得到了有效的改善,一些电气设备被广泛的运用到人们的日常生活当中,深深的影响着人们的生活。近年来,我国电力事业取得飞速发展,电气设备也越来越多,然而我国电气设备受多种因素的影响,会使得电气设备的绝缘体材料失去绝缘的功效,从而出现漏电问题,给当代人民、企业以及社会都会造成一定的影响。因此对电气设备漏电保护问题进行相关探讨有着很大的现实意义。
1电气设备漏电保护的现实意义
漏电保护是用于电路或电气绝缘受损发生对地短路时防人身触电以及电气火灾的保护电器。随着人们生活水平的提高,一些家用电器的不断增加,在用电过程中,由于电器数量的增多会造成输电线路的负荷增加,再加上电气设备本身的缺陷、使用不当和安全技术措施不利而造成的人身触电和火灾事故时常发生,给人民的生命和财产带来了极大的危害。在建设和谐社会当中,保障人们的生命财产安全是我国当前社会发展的一项重要工作[1]。对电气设备进行漏电保护是我国发挥发展的内在要求。漏电保护是针对我国当前电气设备中出现的漏电现象而采用的一种漏电保护装置。当被保护线路的相线直接或通过非预期负载对大地接通,而产生近似正弦波形并且其有效值是缓慢变化的剩余电流,当该电流大于一定数值时,保护器切断该线路,起到保持作用。漏电保护对预防各类事故的发生,及时切断电源,保护设备和人身安全,提供了可靠而有效的技术手段,为我国社会的稳定以及人民的生命健康提供了保障
2 电气设备漏电的原因
2.1 漏电保护器质量不过关
在我国当前市场环境下,我国市场经济体制还不够完善,市场竞争越来越激烈,一些生产商为了获得巨额利润,以次充好,造成电气设备本身就存在很大的问题。产品质量低劣,互感器二次回路断路、脱扣元件沾粘等质量缺陷可造成保护器失去保护作用。我国当前漏电保护器质量不过关主要体现在:电子线路板某点虚焊、零序电流互感器副边线圈断线、线路板上某个电子元件损坏、脱扣线圈烧毁或断线、脱扣机构卡死等,这些问题严重影响到了漏电保护装置性能的发挥。
2.2 环境因素
环境因素是影响漏电保护功效的一个重要原因。漏电保护就是当电力系统发生漏电问题时,漏电保护器利用装置内的绝缘材料来断开线路,起到保护作用,但是这些电气设备漏电保护经常会面临着恶劣的环境,如,空气湿度过大,会使得设备秀化,从而造成漏电保护的绝缘材料失去绝缘功效,从而增加了漏电的危险性。
2.3 接线不当
在我国当前社会发展过程中,电气设备在电力系统中的作用越来越大。各种电器的使用使得原有的输电线路面临着超负载的压力,为了保障电力系统的安全运行,对这些电器进行接线处理有着重要作用[2]。然而在漏电保护装置中,各种输电线路的搭设,且输电线没有明显的颜色区分,人们在进行接线的时候经常或出现接错、反接的现象。在电气设备漏电保护中,接线把错误不仅会导致漏电保护装置误动作,同时也可能导致漏电保护装置拒动作。
3 电器设备漏电保护措施
3.1 做好漏电保护安装前的检查工作
安装漏电保护装置前,应仔细检查其外壳、铭牌、接线端子、试验按钮、合格证等是否完好。装设在进户线上的带有剩余电流动作保护的断路器,其室内外配线的绝缘电阻,晴天不应小于0.5MΩ,雨天不应小于0.08MΩ。配电变压器低压侧中性点的工作接地电阻,一般不应大于4Ω,但当配电变压器容量不大于100kVA时,接地电阻可不大于10Ω。绝缘电阻以及接地电阻这两项规定是保证配电系统安全运行及保护器能否正确动作所不可忽视的问题。
3.2 漏电保护的接线
漏电保护装置的接线必须正确。接线错误可能导致漏电保护装置误动作,也可能导致漏电保护装置拒动作。接线前应分清漏电保护装置的输入端和输出端、相线和零线,不得反接或错接。输入端与输出端接错时,电子式漏电保护装置的电子线路可能由于没有电源而不能正常工作[3]。漏电保护器有单相二线、两相二线、两相三线、三相三线、三相四线等几种,在使用中可根据电力系统的特点进行选择。选择接线方式时,首先应分清电路系统的保护方式(是接地保护还是接零保护),其次应了解所保护的用电设备是单相、两相还是三相,然后根据选定的漏电保护器选择正确的接线方法。
3.3 加强电气设备漏电保护的管理工作
我国当前电力设备漏电保护装置中出现漏电问题的一个重要原因就是管理工作没有做到位。为此,在现代电力企业当中,必须加强漏电保护的管理工作,定时的对保护装置进行检查维修,防止保护装置的绝缘性能受环境因素感染而出现老化,从而为漏电保护装置的保护功效提供保障。
4 结语
在这个快速发展的经济时代,我国电气化水平不断提高,电气设备被广泛的应用到我国当前社会发展。然而电气设备在使用的过程中受多种因素的影响,经常会出现漏电问题,给人们以及社会造成极大的影响。为此对电气设备进行漏电保护有着积极的作用。利用漏电保护装置,做好漏电保护接线工作,同时做好漏电保护的管理工作,从而有效的防止电气设备出现漏电现象。
参考文献:
[1]宁雪峰.在低压供电系统中对接地与接零保护二者概念绝不能混淆[J].广播电视信息(下半月刊),2008(11).
[2]白旭,齐跃.浅析电气设备的接地保护[J].仪器仪表用户, 2012(04).
关键词:建筑行业;电气低压配电;接地系统
电气低压配电系统为建筑体系提供正常运行的工作服务,如果低压配电设计不合理或者接地系统分配不合理,那就会增加用电量和电负荷,造成不必要的资源浪费。为了更好的节约成本,需要分析实际情况,合理设计出适合建筑的电气低压配电设计,给人们的生命财产安全提供更有力的保障。
1电气低压配电设计中各种接地系统分类
随着第三次工业革命的到来,电气时代进入人类的生活,建筑电气使用设备在日常生活中发挥着重要作用,由于人们使用电气种类逐渐增多,电力需求不断增大,所以对电气低压配电进行科学合理的设计迫在眉睫。我们通常讲的接地就是电线与地面相连接,其目的是在于保障使用者的安全性,例如,家用电气的外壳和接地线都与插座相连接,这样就能够使家用电气的外壳和大地相连接,使两者保持同等电位,当家用电器被损坏漏电到外壳时,人触碰后不会触电。接地系统比较常见的类型有TT系统,TN系统,IT系统,其中TN系统又分为几个小类:TN-C,TN-S和TN-C-S系统。大写字母T代表电源内部和地面相连接的电线,I代表具有绝缘性和抗阻性的电线,N代表中性电线,S指的是让N和保护线单独使用,各自管理自己的接地任务。
2接地系统中TN系统探讨
在TN接地系统当中,电气低压配电变压器中性线应该直接与地面相连接,即用一根保护线来贯穿建筑全部的用电设备外壳,需要把所有电器设备外露可导电部分用PE或者PEN与配电变压器中性线连接起来,对于一些高层建筑或者大型建筑物,保护接地中性导体需要放置在配电变压器处接地,并且需要均匀设立接地点,这样在发生故障时可以有效的防止设备遭到损害。另一方面,PEN线不仅能够有效的降低电气设备的高压,还能够对电气外壳起到保护作用,为保证电流能够正常的通过,工作人员在设计时不能将PEN线与其他电线混合使用,防止发生电流泄露。保护导体上可以设置供测试的工具,但不能放置保护电器和隔离电器。TN接地系统多用于人类生活居住建筑,在同一变压器供电允许范围之内,TN系统内PE线是全部联通的,建筑内部任何一点发生故障,可以顺着PE线传递到其他地方造成危害,这是TN接地系统的缺点之一。为了更好确保TN接地系统使用的安全性,PEN线需要反复的接地,最大限度的保证中性线和保护线之间的绝缘关系。TN接地系统又分为三个小类,TN-C供电系统是采用零线同时兼备保护线,称为保护中性线,如果工作当中零线断线,那么保护接零的金属外部设备将会带电,需要专业工作人员及时处理问题,TN-C供电系统在使用保护器时,零线不能反复地接而且需要拆除,否则漏电开关合不上,会存在重大隐患。TN-S系统是把零线和PE严格按照规定分开使用,在正常工作时,专用保护线没有电流,零线上才有工作电流,所以外部金属设备需要接在专用保护线上才能保证安全使用,PE线不允许断线,否则供电系统安全得不到保障。TN-C-S系统多应用于建筑施工临时供电,工作零线与PE线向接通,电气设备的接零保护受到零线电流的影响,会导致导线上电压下降,所以TN-C-S系统可以降低金属外壳对地的电压。
3接地系统中TT系统探讨
TT系统主要特点表现在,建筑电气设备金属外壳单独与地面相连接,能够更好保证电气设备的使用安全性,这种方式称为保护接地系统,两个字母T表示的含义不一样,前者表示中性点直接与地面相连,后者表示负载设备不与带电体相连的导电金属并且与地面连接,在TT系统中所有接地统称为保护接地,各个电气设备的保护线单独使用,不存在附属关系也不发生关联,最大限度避免了电气设备中保护线对中性线的影响。TT接地系统中低压断路器在遇到电流泄露时不一定会自动跳闸,造成设备外壳高于地面电压,属于危险电压,这是TT系统中存在的问题之一。另一方面,TT接地系统一直难以被大范围使用,是因为该系统耗材多,被使用的材料难以回收利用,制作费时费力,所以在一些电力供应需求较小的地区,如农村公共设施用电,小型电气设备可以采用该系统,因为低电压不容易造成安全问题,电路设计也比较方便。
4接地系统中IT系统探讨
IT接地系统使用的场所比TT接地系统较为广泛,一般在供电比较连续,电量需求较高的工作区域使用,例如:医疗手术间,机械车间等地方。IT接地系统的电源金属部分与大地是绝缘的,不需要与大地相接触,这就表明该系统不需要使用接地装置,不需要引出中性线,这是IT系统优点之一。在发生接地事故时,泄露电流仅仅是非故障相对应地面的电容电流,其电流值很小,一般不会对人类造成伤害,在工作当中也不需要立即切断故障电路,能够连续供电保持工作进行,但是经常出现发生故障就需要专业工作人员来进行检测维修,重新设置IT接地系统。IT系统的强大性在于自身的功能较全面,能够保护整个建筑的电气设备安全和稳定工作,不仅具有安全性较高的特点,而且发生故障时可以保持电流正常流通,其安全性比电源中性点接地略胜一筹。
5结语
随着人类生活水平的不断提高,对安全问题的重视程度也随之提高,建筑电气配置安全问题一直是人们备受关注的问题之一,其接地系统设计需要经过层层考察才能够运用到现实生活当中,没有最好的接地供电系统,只能根据建筑特点来挑选最为合适的接地供电系统,不断探索,不断发展,才能保证未来生活更加安全稳定。
参考文献
[1]杨鑫鑫.建筑电气低压配电设计中各种接地系统的探讨[J].江西建材,2016(24):180-181.
[2]杨云娜.建筑电气低压配电设计中各种接地系统的探讨[J].电子技术与软件工程,2015(6):138-139.
关键词:电气化铁路;电力系统;谐波;负序电流;PSCAD仿真
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.150
0 引言
随着我国工业化的脚步不断加大,我国电气化铁路近年来飞速发展,它的运量已占铁路总运量的70%。随着牵引负荷的不断增多,它在整个电力系统负荷中的比重也不断加大。因此,它对电力系统的影响也更明显。那么,如何全面,客观地分析电气化铁路对电力系统的影响,并针对不利影响提出相应的抑制措施,从而使电力系统免于受到电气化铁路牵引负荷所带来的冲击,是我们面临的重要议题。本文将从谐波,负序,功率因数,电压波动等方面研究电气化铁路对电力系统造成的影响,并通过分析计算和PSCAD进行仿真,最终提出改进措施和建议,确保电力系统安全稳定的运行。
1 电气化铁路对电力系统的影响
总的来说电气化铁路对供电系统的影响存在4个方面的问题:谐波;三相不平衡(即负序电流的影响);功率因数低;电压波动大。我国目前在线运行电力机车是一种单相大功率整流负荷,而且运行具有很大的随机性,这样在运行过程中就会产生大量的谐波与负序电流,其通过牵引变电站,就会注入电力系统。这不仅使电力系统损耗增大、能量损失增加、降低容量利用率,同时也对电网电能质量造成一定的影响,威胁电力系统的稳定、安全、经济运行。
1.1 谐波的影响
作为牵引供电系统中一处较大的谐波源,电力机车因其类型不同,产生的波形畸变不同,因此谐波含有率也不同。谐波电流的大小同时也与基波电流有关,而基波电流决定于牵引负荷,依据经验可用公式表示为:;式中I1为基波电流,In 为n次谐波电流,n为谐波次数。
1.2 负序电流的影响
负序电流产生影响的大小取决于两方面:一是电力系统设备容量大小和运行方式;二是牵引供电系统的负荷大小和运行方式。
1.3 电力牵引负荷的功率因数
电力牵引负荷多为感性负荷,因此其功率因数一般较低。线路上运行的整流型电力机车的平均功率因数约为 0.8~0.85。除此以外,由于牵引网本身带有阻抗,受其影响牵引负荷网上的有功和无功损失之比远小于 1, 这又要降低功率因数一到五个百分点。同理,由于受到牵引变压器阻抗的影响,牵引变电站高压侧的功率因数还要降低 0.05左右。
1.4 电压波动
依据电气化铁路的特点可知,其负荷多为单相、移动、幅值频繁剧烈变化的特殊负荷。列车每天按规定线路运行,电气化铁路日负荷波动情况与线路情况、机车类型、机车速度和牵引重量及运行线路图等多种因素有关,所以系统具有很大的波动特性。
2 PSCAD仿真分析
利用该软件仿真当电力机车接入牵引网,准备运行时对供电电压造成的影响。在这里电力机车采用SS4型交直电力机车,牵引变电站对电力机车采用阻抗匹配平衡牵引变压器。仿真模型如图1所示。
通过图形比较我们可看到电力机车作为大功率的含有整流电路的非线性元件,对电力系统稳定性的影响是如此之大。必须采取相应的措施确保电力系统的稳定性。
3 抑制措施
3.1 抑制电铁谐波的主要措施
(1)使变流器多脉冲化,一方面可以使谐波的次数减少,另一方面也使谐波含量也大大减少,进而能够大幅减少流入系统的谐波电流。(2)借助整流变压器绕组移项来抑制高次谐波。(3)保证铁路生产、生活用电与电铁供电严格分开,电铁牵引变专线用电。(4)在电力机车上安装 3、5、7 次滤波装置和有源滤波器。在电铁牵引两个供电臂均安装滤波器,同时调节两个供电臂中的有功电流,从轻载相到重载相转移部分有功电流,保证两供电臂负载平衡。
3.2 降低和限制负序电流的措施
(1)能够合理安排线路上的列车运行,促使负载能够近似均衡分布在电铁沿线。(2)在牵引变电站高压侧接入系统中采用换相连接。但此方法会造成电网中负序电流波动。同时由于必须在电网中使用电分相,既影响电力机车的提速,又降低供电的可靠性。(3)使用专用的高对称效应变压器,促使变电所三相负载均衡。(4)对牵引站供电电源作合理安排,使每一个保证有主供电电源和备用电源,进而避免牵引站产生的负序电流过于集中。(5)采用对称补偿技术。
3.3 提高功率因数
铁路上一般采用在电铁牵引变电所安装两组不可调并联电容补偿装置来分别补偿两个供电臂牵引负荷,进而提高电铁负荷功率因数。但由于牵引负荷为间歇性负荷,负荷变化大,电容补偿不能自动追踪补偿,就会影响功率因数的提高。目前在建的或已建的高铁线路多采用较先进的动态无功补偿方式,如静止无功补偿器、静止无功发生器等等。
4 结束语
随着电气化铁路的不断发展,我国对于交-直-交型电力机车的使用越来越多。这种电力机车的功率因数相对较高,所含的谐波相对较少,对电力系统造成的影响就相对较小 。另外随着技术的不断发展,电力系统也在不断完善,再加上,我们采取的一系列补救措施,最终使电铁对电力系统的影响控制在合理范围内,保证电力系统安全运行。
参考文献:
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[6]孙科.电气化铁路牵引供电系统电磁暂态仿真研究[D].杭州:浙江大学,2015.
关键词:电气技术;发展方向;绿色化;智能化;挑战
随着全国创新理念的不断深入,特别是电力系统技术的不断进步,智能化、绿色化的发展日益进入人们的视野,为电气技术的发展奠定了良好的基础。电网绿色化发展的理念不断更新,必将导致电气技术向着职能、绿色、环保的方向发展,出现了大量以职能、绿色为主题的电气技术和电气设备,引领着电气时代的发展方向。
1 电气技术的发展及应用
1.1 电气技术的发展
随着自然科学的不断发展,电磁场理论的不断研究,为电磁学的发展奠定了基础。欧姆、法拉第等人通过对磁效应的进一步研究,提出了电磁感应原理,形成了电磁学这一专门的自然科学。正是电磁学的研究及成熟为电气技术、电气设备的研发提供了理论支撑。随着电力的不断发展,电能的成熟,电气技术日益走向成熟。从电气技术的发展历程来看,主要是通过对电能的不断开发利用,实现电能的有效转化,演变成其他的使用方式,方便人们的生产、生活,最终达到利用电能的最优化、经济化。
1.2 电气技术的应用
借助电能的有效开发与利用,电气技术可以说达到了广泛的应用。电能以其能够有效转化,传递信息,同时传输又不受距离限制等优势,为电气技术的研发提供了条件。特别是当今时代,电气技术已经被广泛的运用到照明、通讯、交通等各个领域,融入到千家万户的生产、生活中。
2 电气技术的绿色化、智能化
随着全球气候的变化,绿色、环保成为国际交流的主题。我国更是把绿色作为十三五期间的发展理念,可见绿色已经成为当前各个领域发展的主流。绿色化的实现就是从选材、加工、生产到应用整个过程都是绿色的、环保的。绿色化的生产加工理念既可以节省能源,又有利于人们的生产生活,同时促进了人类社会的可持续发展。
作为一个特殊的行业领域,电气技术的研发同样要走绿色化之路。在电气设备研制过程要实现全程绿色化选材、加工,形成绿色电气设备,然后对技术进行推广示范,打造出绿色研发、绿色加工、绿色应用的全程绿色化电气设备。电气设备要实现绿色化,需具备以下几个特征:
(1)不断研发绿色电力,进一步加大可再生能源的研究利用力度,突出环保性、再生性。
(2)研发电网改进技术,借助互联网实现电网智能管理、绿色输出。
(3)加大与互联网的融合力度,把电气技术的原理及电气设备的工作过程在网络上虚拟展示,让更多的人通过网络,了解电气运转原理、情况及工作模式。
电气技术的发展带动了电气设备的智能化,就是让电气设备具有记忆、储存等人脑所具有的功能,激发更大的潜力,实现人工操作的简单化、自动化。随着电力电网的智能化建设,电气设备智能化发展呈现出集中高、规模大的特点,出现了智能化成套设备。此类设备能够实现对电力系统的多方面、全方位控制,如监控、诊断、咨询等,从而保证电力系统的有效运转。电气设备智能化主要有以下几个特点:
(1)精确度更高,灵活性更强,更具有稳定、环保等属性。
(2)发展趋向小型化,呈现高度集成、功能齐全等特征。
(3)机电一体化更加明显。
3 电气技术智能化、绿色化发展的原因
电气技术的绿色化、智能化发展是时代的潮流,不可阻挡。除了其特有的优势以外,还有国家的政策、社会的需要共同促进其不断向前发展。
3.1 电气技术智能化、绿色化发展是经济实现可持续发展的必然要求
当前我国正在进行供给侧结构性改革,推动产业的创新升级。特别是在制造业领域,改革力度更大。众所周知,制造业是我国的支柱产业,要实现产业升级,去库存,就要加大技术研发力度,实现制造业的有效供给,发展绿色化、智能化的产品。而电气制造作为制造业的重要组成部分,也必须走绿色化、智能化的发展道路。随着全球环境的日益恶化,绿色已经成为全球的主题,要实现全球经济社会的可持续发展,就必须在电气制造等领域实现创新突破,加大智能化、绿色化技术研发,推动电气设备的可循环利用,实现可持续发展。
3.2 电气技术智能化、绿色化发展是国家各项发展规划的具体要求
随着国家创新理念的不断深入,特别是国家十三五规划对各行业、各领域的职能绿色发展提出了要求。为了推动电气技术的发展,我国近几年已经连续出台了多项规划文件,如《绿色制造科技发展“十二五”专项规划》、《智能制造科技发展“十二五”专项规划》等,就绿色制造、智能发展提出了明确要求和具体的部署。
从各类文件的出台不难发现,国家对电器制造的绿色化、智能化发展的重视。电气制造要实现源头绿色化,就是要从设计开始便走绿色之路,采用节能减排的产业技术,实现绿色化改造,提高电气设备的利用效率和环保效能。除了实现绿色化之外,智能化同样是影响电气制造竞争力的关键。必须加强电气设备自动化的研发,加大自主创新力度,将智能制造作为未来电气设备发展的主攻方向,实现智能化发展。同时,必须加强与电力系统的有效配合,在产品制造上实现自主化、绿色化、智能化,依托供电系统的电力有效输出,采用先进的信息技术和控制技术,大规模发展新能源,优化电气生产、加工效能,实现绿色、智能发展。
4 电气技术面临的挑战及对策
中国电气行业发展相对较晚,但发展的速度较快,短短的几年,已经发展成为了世界主要的电气制造国。电气技术在我国取得长足发展的同时,在以下几个方面还面临着一些挑战。
4.1 存心恶意竞争现象
随着行业的不断发展,竞争的日趋激烈,电气行业出现了一些恶意竞争现象,严重影响着电气行业的发展与创新。如电力系统存在盲目压价现象,导致产品的质量出现一定程度的问题。
为有效阻止恶意竞争现象的发展,就必须加大技术创新与研发,实现产业转型,由追求速度型向质量效益型转变,研发高精尖产品,打造精品自主品牌,提高市场占有率和竞争力。同时要不断加强新技术的革新,特别是研发电气工艺及电气装备技术,结合电力技术的创新,推动电气技术、设备的现代化进程。
4.2 电气行业的产业升级
加大电气行业产品的供给侧结构性调整,完善供给结构,优化产品质量。加大电气制造相关核心技术的研发,摆脱依赖外国技术的现状,着力发展具有自主知识产权的优质产品,以推动国家整体行业发展。在发展模式上,要发挥主体带动作用,培养大型龙头企业,带动中小企业加快升级改造步伐,推动行业技术革新,促进电气技术的绿色化、智能化发展。
4.3 电气技术的创新研发
物理学是一门自然科学,是与实际生活联系紧密的学科,它不仅充满知识性,而且洋溢着人文性,教材中有许多充满科学精神的人文故事,可以帮助学生树立优秀的品格,所以在物理教学中进行情感教育有丰富的实例。因此,物理教师要善于利用情感功能,为学生创设学习物理的情景,以提高课堂教学的效果。
在物理教学中,如何发挥学生的积极情感,促进物理教学呢?我认为可从以下几方面做起:
一教师应有快乐的情绪和饱满的精神。
教师的情绪极易感染给学生.当教师面带微笑,怀着喜悦的心情走进教室教学时,学生会倍感亲切,快乐之情油然而生,促使学生思维活跃,师生默契融合,有效地接受新信息的输入。正如赞可夫所说:"如果教师本身就燃烧着对知识的渴望,学生就会迷恋于知识的获取".所以物理教师应以敬业为先,满腔热情地投入到教学工作中去,不断自我完善,以饱满的,积极向上的热情带领学生去探索物理的奥秘。
二、充分利用教材的人文因素,发展学生的情感。
充分利用物理教材的人文故事,激发学生的情感.培养学生热爱科学,献身科学的情感,让学生知道,在历史上每一次技术革命和社会的进步,都与物理学的重大发现分不开的.
牛顿力学的建立和热力学的发展的基础上,导致了蒸汽机的发明,使人类进入了蒸汽时代;第二次工业革命,人类进入了电气时代,从法拉第发现电磁感应,到麦克斯韦创立电磁理论开始,推动了电机,电器,电信设备的发明和制造,在这基础上,才使人类进入了电气时代;现在,人类社会进入了信息时代,是以20世纪以来相对论,量子论的创立和发展为基础,极大地拓宽了认识物质基本结构和基本性质的视野,促进了人们大力开发新材料,新能源和微电子技术.通过讲述这些富有情感的内容极大地感染了学生,激发了他们学习物理的兴趣.三,创设有活力的课堂情景,激发学生学习物理的兴趣
所谓情景是指由人的主观心理因素(认识,情感等)和客观环境因素(时间,空间,设备等)所构成的情与境的总和.每一个教育和教学过程都是在一定的情景中发生和发展的。新课程强调了学生作为主体对课堂教学的参与,其目的在于形成一个平等,和谐,热烈的教学氛围,变传统的被动接受式学习为积极主动的参与式,探究式学习.研究表明:有兴趣的学习不仅能使学生全神贯注,积极思考,甚至会达到废寝忘食的境地.人在浓厚兴趣的状态下所学习的知识,常常掌握得迅速而牢固.爱因斯坦说:"对一切来说,只有热爱才是最好的老师,它远远超过责任感."我国古代大教育家孔子也认为,知之者不如好之者,好之者不如乐之者,其理亦源于此.
物理学以观察实验为基础,精心设计的观察实验活动乃是课堂上创设学习物理情景的最有效手段."反冲运动"和人造卫星时,我用录像片展现我国二号火箭发射"神五","神六"“嫦娥”等以激发学生的求知欲及爱国热情,使学生在接受认知信息的同时接收相应的情感因素的传递,彼此产生良好的情感体验,从而达到以情促知,情知交融的教学效果.
四.利用美育因素,进行美感教育
美育对于学生形成完美的心理结构,养成高尚的品德和情操,实现全面,和谐的发展,具有重要作用.物理科学美主要是一种内在的美,它具有和谐,奇异,简洁等特点.我校多次举办"物理学中的美景"讲座,深受学生欢迎.物理规律美充分体现了多样性的统一.牛顿运动定律,把力和运动(经典)统一起来了;万有引力定律,使天上人间成为一统天下;动量守恒,能量守恒定律,纵横于宏观世界与微观世界.白光通过三棱镜后,呈现美丽的七色光带,这七色光带再通过三棱镜,又统一为白光,真是集和谐,奇异,简洁为一体.高中物理中的对称比比皆是.力学中有运动对称(如简谐振动)和力的对称(作用与反作用);电学中有对称电路,对称定则(左手定则,右手定则);热学中,熔解与凝固,升华与凝华;原子物理中,裂变与聚变,粒子与反粒子等等.物理学家们勤奋工作,实事求是,视苦为乐,顽强不屈,坚持真理,献身真理的美德,更是使学生受到美的感染,培养美的情操的好素材。
五、批改作业时要重视品德评价的投入来提高情感教育的实效