1、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 31783746 亿 kWh 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
2、 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 35 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 kWh 以上，相当
3、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
4、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
5、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。
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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 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。”“其额定动作电流不应超过 0.5A”以此为依据进行设计。
11、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 16mm235mm2 的,中性线截面
12、不小 于 16 mm2;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“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GB5005
13、4-95 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 1 0.8 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
14、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“CAT V 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” 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： 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
15、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。 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。 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。 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
16、压器。 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： 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%。 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 35 年内即可收回。 选用少维护型(油浸密封式、干式)变压器。 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。 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
17、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： 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
18、短路故障后，或出现异 常情况时，应取油样进行特性分析。 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： 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
19、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。 油在运行中应严格控制温度。温度高会加速油质劣化。 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。 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。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，
20、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
21、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。 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（surfa
22、ce microstrip）、 嵌入式微带线（embedded microstrip）、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； bPCB 传输导线线 宽； d1PCB 传输导线线 厚； d2PCB 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（
23、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
24、)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。 高电平时间（high time），指在一个正脉冲中高于
25、 Vih_min 部分的时间。 低电平时间（low time），指在一个负脉冲中低于 Vil_max 部分的时间， 如图 3 所示。 建立时间（setup time），指一个输入信号（input signal）在参考信号 （reference signal）到达指定的转换前必须保持稳定的最短时间。 保持时间（hold time），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。 建立时间裕量（setup argin），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。 保持时间裕量（hold argin），指所设计系统的保持时间与接收端芯片所 要求的最小保
26、持时间之间的差值。 时钟偏移（clock skew），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。 Tco（time clock to output，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 （internal logic delay） + 缓冲器延迟 （buffer delay）。 最大经历时间（Tflightmax），即 final switch delay，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。 最小经历时间（Tflightmin），即 first settle delay，指在上升沿， 到达低阈值电压的时
27、间，减去驱动所需的缓冲延迟。 时钟抖动 （clock jitter） 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、
28、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 PI PI 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)，由于电源线和地线上存在阻抗，会产生同步切换噪声，在地 线上还会出现地平面反弹噪声(简称地弹)。SSN 和地弹的强度也取决于集成电路 的 I/O 特性、PCB 板电源层和地平面层的阻抗以及高速
29、器件在 PCB 板上的布局和 布线方式。负载电容的增大、负载电阻的减小、地电感的增大、同时开关器件数 目的增加均会导致地弹的增大。 回流噪声。只有构成回路才有电流的流动，整个电路才能工作。这样， 每条信号线上的电流势必要找一个路径，以从末端回到源端。一般会选择与之相 近的平面。由于地电平面（包括电源和地）分割，例如地层被分割为数字地、模 拟地、屏蔽地等，当数字信号走到模拟地线区域时，就会产生地平面回流噪声。 断点，是信号线上阻抗突然改变的点。如用过孔（via）将信号输送到板 子的另一侧，板间的垂直金属部分是不可控阻抗，这样的部分越多，线上不可控 阻抗的总量就越大。这会增大反射。还有，从水平方向
30、变为垂直方向的 90的 拐点是一个断点，会产生反射。如果这样的过孔不能避免，那么尽量减少它的出 现。 在一定程度上，我们只能减弱因电源不完整带来的系列不良结果，一般会从 降低信号线的串绕、加去耦电容、尽量提供完整的接地层等措施着手。 4 EMC EMC 包括电磁干扰和电磁抗干扰两个部分。 一般数字电路 EMS 能力较强，但是 EMI 较大。电磁兼容技术的控制干扰，在 策略上采用了主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。 主要的 EMC 设计规则有： 20H 规则。PowerPlane（电源平面）板边缘小于其与 GroundPlane（地平 面）间距的 20 倍。 接地面处理。接地平
31、面具有电磁学上映象平面(ImagePlane) 的作用。若 信号线平行相邻于接地面，可产生映像电流抵消信号电流所造成的辐射场。PCB 上的信号线会与相邻的接地平面形成微波工程中常见的 Micro-strip Line（微 带线）或 Strip Line（带状线）结构，电磁场会集中在 PCB 的介质层中，减低 电磁辐射。 因为，Strip Line 的 EMI 性能要比 Micro-strip Line 的性能好。所以，一 些辐射较大的走线，如时钟线等，最好走成 Strip Line 结构。 混合信号 PCB 的分区设计。第一个原则是尽可能减小电流环路的面积； 第二个原则是系统只采用一个参考面。
32、相反，如果系统存在两个参考面，就可能 形成一个偶极天线；而如果信号不能通过尽可能小的环路返回，就可能形成一个 大的环状天线。对于实在必须跨区的情况，需要通过，在两区之间加连接高频电 容等技术。 通过 PCB 分层堆叠设计控制 EMI 辐射。PCB 分层堆叠在控制 EMI 辐射中 的作用和设计技巧，通过合适的叠层也可以降低 EMI。 从信号走线来看，好的分层策略应该是把所有的信号走线放在一层或若干 层，这些层紧挨着电源层或接地层。对于电源，好的分层策略应该是电源层与接 地层相邻， 且电源层与接地层的距离尽可能小， 这就是我们所讲的 “分层策略。 降低 EMI 的机箱设计。实际的机箱屏蔽体由于制造、装配、维修、散热 及观察要求，其上一般都开有形状各异、尺寸不同的孔缝，必须采取措施来抑制 孔缝的电磁泄漏。一般来说，孔缝泄漏量的大小主要取决于孔的面积、孔截面上 的最大线性尺寸、频率及孔的深度。 其它技术。在 IC 的电源引脚附近合理地安置适当容量的电容，可使 IC 输出电压的跳变来得更快。然而，问题并非到此为止。由于电容呈有限频率响应 的特性， 这使得电容无法在全频带上生成干净地驱动 IC 输出所需要的谐波功率。 除此之外，电源汇流排上形成的瞬态电压
