输变电工程论文范文

输变电工程论文篇1

安全工作是一项重中之重的工作,并且安全问题是无处不在无时不在的,因此必须要把安全工作当做是份内的事情,给予高度的重视。领导对于安全问题的重视主要是体现在以下这几个方面:责任、意识、落实、督查、引导以及启发。从长期的实践经验来看,如果领导不够重视或者压根儿不重视安全问题,那么其单位的安全事故必定会频繁发生。反之,如果领导重视起来了,那么就会起到一个很好的表率作用,就可以带领全单位的所有职工重视安全问题,将所有安全隐患消灭在萌芽之中。安全问题的普遍性同时也要求单位企业职工必须要认识到其重要性,一切离开了基层工作的上层工作都是没有意义的。

2施工工程建设之中的安全管理现状以及出现的问题

输变电建设工程施工项目,是可以分成输电线建设以及变电站建设这两大部分的。这其中,变电站建设以及改造项目的空间范围相对来说是比较小一点的,各个电力企业也都累积起了比较丰富的施工工程安全管理经验,也都有一套科学的且较为成熟的施工工程安全管理模式。这些都基本能满足目前的需要,也能够很好地适应各类建设施工工程安全管理的需求,但是输电线路工程建设项目由于其自身的特殊性,对于安全的要求非常高,其施工范围比较广,人员结构配置也比较复杂,因此,目前来说我国的输电线路工程建设安全管理往往达不到预期效果,出现了各种各样的问题。输变电工程安全管理方面所存在的问题主要还是发生于承包方以及投资建设方这双方之间。例如,个别的建设方会将安全责任全部都抛给承包方去承担,并签订起长期的类似生死合同的不科学不合理合同,要求当发生相关安全事故的时候由承包方全权负责,之后再由建设方对承包方进行包括经济在内的各种形式的赔偿或补偿。施工工程建设项目其管理人员不足,并且还没有专门的负责安全和监督的机构以及人员,这些都在客观上给施工的安全管理产生了不利影响。输电线路施工建设工程除了具有战线长、点多以及范围非常广的问题之外,其地形复杂且地质结构很复杂等特点也给安全管理带来了很大的挑战。输变电工程管理中一些施工人员素质较差,在承接电线时一些工程分包了出去,在施工人员上招聘了一些临时工,施工人员都没有经过有关知识的培训,文化素质比较差,业务技能层次不齐,有一部分人来自农村,缺乏安全意识、操作技能低下,也没有专门进行安全技能培训,所以聘用的一些人员没有经过培训就上岗就职。而操作人员的安全培训也只是注重形式,影响了输变电工程的质量。输变电工程质量管控措施不到位,部分工程实体质量问题突出。主要表现为参建单位在设计、施工、检测、验收等各环节的质量管控措施不到位,工程实体质量不合格。输变电工程建设强制性标准执行不到位,设计、施工存在违规则主要表现在工程建设执行强制性标准方面,工程项目普遍存在执行标准滞后、更新不及时等问题。在施工过程中,混凝土工程、电气设备接地和检测试验方面存在的违反工程建设强制性标准的问题较为突出。由于以上种种问题,开展安全问题成为目前重中之重的工作,而开展安全问题的基本依据就是我国电力行业一系列法律法规,例如《安全生产法》、《电力建设安全工作规程》、《电业安全作业规程》等等,这些都是我国目前开展输变电工程施工建设安全管理相关工作的规范文本。

3如何强化工程建设中各个环节的安全管理工作

3.1构建施工安全理念,杜绝违章行为

习惯性违章是目前施工建设工程中一大严重问题,这也是关系到施工安全的大事。有一些工地上的职工认为规章制度里规定的必须戴安全帽、必须扎安全带是很小题大做的行为,因此对于严厉的管理非常之反感。然而事实上,这一系列他们眼中的小事却是直接关系到一个人的生命安全的,很多时候正是这一根安全带、这一顶安全帽会挽救一个工人的生命,也可能就是这一根安全带、这一顶安全帽的疏忽会葬送工人的生命。在操作中违反相关安全规定是很多事故最直接的诱因,不仅仅会危及到个人的人身安全,还会危及到设备的安全,并进一步妨碍到整个电力生产,提高输变电工程人员的法治意识与安全生产意识,树立安全第一的思想,安全施工。基于以上种种,必须要构建施工安全理念,并严厉杜绝一切违章行为,对于违章行为尤其是那些习惯性违章行为必须毫不留情不留余地。

3.2营造施工工程安全氛围

有关部门曾经对于施工安全氛围作出过调查统计,得到的结论是,施工工程的安全氛围与安全事故发生的频率成反比。从长期的实践经验来看,安全管理一般是两种形式,分别是“静悄悄”和“轰烈烈”。无论采取哪种方式,只要能够营造出一种事事讲安全、人人讲安全、时时讲安全的良好氛围。真正地形成了一种非常强大的员工舆论监督气氛。这种良好安全氛围对于各个单位抓好安全工作都起到了非常积极的促进作用。

3.3严格做好前期审核工作

发包人在施工工程项目发包之前除了要对承包人的资质证书、营业执照、法人代表以及施工业绩作出严格详细的审核之外,还要从安全施工角度对承包人的施工负责人、安全施工记录、特种行业操作持证、工器具以及安全防护设施、安全机构设置、安全用具、工程技术员以及人员配置等等作出严格的审查及核实,并在还没有签订正式的工程施工合同之前,对于中标单位其安全管理机构配置、安全施工业绩以及人员配置等等一系列内容作实时实地地调研和考察。严格审核质检人员,质检人员不得兼职,持证上岗,同时需要具备有关的专业知识。

3.4规范施工工程安装合同书以及其他相关的安全文件

合同里除了要载明工程质量、工程施工范围、工期以及工程价款这些条款之外,还应该要载明承包方以及发包方各自安全资任条款,特别是承包人应该要承担的安全贵任一定要竭尽可能地做到细致谨慎。并且还要单独地签订相关“文明安全施工协议”,并以此作为合同书的附件,在其中必须要注明其与合同书文本有着相同的法律效力。它的内容应该要覆盖到人员配置、员工安全知识培训、专项安全技术交底要求、安全机构设置、对承包方职工或者是第三方人身事故以及安全劳动防护要求等等一系列条款规章。为了进一步强化安全管理的规范性以及严肃性,应该将这一系列文件都送到当地政府的安监部门进行审查备案。

3.5做好施工现场安全检查工作

在输变电工程施工的过程中,项目督查人员应当加强安全检查工作,专门定期进行安全性检查每一个环节都不能遗漏,详细检查生产现场安措执行情况、分析改造现场危险点、安全管理现场、安全规章制度执行几个方面,一经发现违章行为,严格惩治。认真排查施工现场的安全隐患,不能留死角,排查组成员对电缆沟渠、电缆井等施工沿线的作业状况、施工质量、施工安全及施工设备的现场布置情况,库房材料的安全摆放等内容进行安全隐患排查,确保节日保电万无一失。加强设计、施工、检测、验收等各环节工程实体质量过程管控。严格按照质量标准、工程规程、标准、规范的要求检查施工用电线路、配电设施、电气设备防水、防触电装置等,对于检查发现的问题,认真制定和落实整改、防范措施,整改后通过检查符合要求后才能继续施工,定期对员工进行安全教育并对施工人员实施安全技术交底,做好安全设施的设置,从而实现对施工安全进行有效控制,确保施工安全和工程质量达标。

3.6严格控制施工设备和材料

在材料选取上要细心挑选,对于设备厂家要专门进行考察,从中选出质量价格能够得到保证的厂家,统一建材的质量、价格、并保障进度。同时,在采购设备材料时,要通过正常渠道,选择经过国家认可、有技术和资金保障的厂家,多进行比较选对,也不要以次充好,从而保障材料的质量安全,同时也节约材料成本,对进场的材料应按有关规定做好检测工作,严格执行三级自检、建材检测的见证取样送检制度以及隐蔽工程中间验收制度,对于未经过检查验收和验收不合理的材料严禁使用。

3.7加强施工人员安全教育工作,提高其素质

为了提高输变电工程人员的安全意识,应该强化输变电施工企业“三类人员”、工程管理人员、特种作业人员等人员继续教育,组织工作人员认真学习安全的规定制度,全力提高农民工的安全意识和自我保护能力,继续发挥施工现场农民工业余学校的示范、带动作用,开展多渠道、多层次、多形式的培训,按照“先培训、后输出”、“先培训、后上岗”的原则,将农民工纳入成建制的劳务企业,有组织地输出劳务,切实做到不接受安全教育不进入施工现场,严禁未经安全知识和基本职业技能培训的农民工上岗操作。举办安全系列讲座、沙龙、研讨会、专题讲座以及各类宣传手段等,同时邀请专业人员向工程人员传授安全管理知识和经验。让输变电工程人员参与安全生产学习,提高输变电工程从业人员安全素质,加强监督队伍建设,有序开展监督工作督查,对监督工作质量和作风建设进行细化考评。同时,要注重输变电工程的人才培养工作,吸引人才,建设专业技术人员和一线操作人员队伍,提升工程队的实力。

3.8提高质量安全管理和安全生产责任制

建立责任体系,明确职责范围,强化责任考核,严肃责任追究。进一步明确安全生产的“两个主体”。安全生产法明确要求,政府是安全生产监管主体,企业是安全生产责任主体。这两个主体是做好安全生产工作的两个支柱,各司其职,相互支撑,缺一不可。督促企业严格落实主体责任。要加大质量安全有关法律法规的宣传、贯彻和培训力度,业建立健全以法定代表人为核心的责任体系,切实履行法定安全责任,建立起自我约束、自我完善、持续改进的企业质量和安全生产工作机制。鼓励优秀、诚信、实力较强企业,在质量安全工作上做出典范。严格履行监管职责。将工作目标和相关责任分解到各个职能部门和工作岗位,做到责任到岗、落实到人,建立起责任与权力相统一的体制和机制,并强化监督检查,提高监管效率。

4结语

为了保证电力工程施工建设安全问题,所有电力工程建设人员都作出了非常大的付出,各方人员共同参与电力安全管理工作,履行各自的安全职责,真正地做到以人为本、安全第一,构建了企业施工安全以及生产管理的长线有效机制,更重要的是确保了生产安全事故得到了真正切实有效的控制。这不仅仅为企业职工带去了生活上的幸福,也为企业的长足发展以及经济效益打好了坚固基础。

输变电工程论文篇2

传统的临时通信方案包括两种：①光纤迂回转接；②架设临时光纤。其中，光线迂回转接是指，在工程需要开断OPGW光纤的两个变电站之间，采用不同电压等级或者路由的OPGW光纤或者其他光缆，经过多次转接，组成一条路由光纤通路，替代开断的OPGW光纤，保证通信网络的安全稳定运行。在电网发展速度不断加快的背景下，电力系统通信网络承载对于稳定性、安全性系统信号和电力线路电流差动保护的要求越来越高，均需按照“双重化”的原则配置，也就是在同一条线路的两套继电保护与两套安全自动装置，配置两套独立的通信电路。由于OPGW光线与普通光缆，无法承载继电保护等安全技术制约，所以在输变电工程线路开断时，光纤迂回无法满足要求，使得在一条线路2套继电保护通道出现违规等情况[2]。而架设临时光纤，主要是因为OPGW受到光纤资源的制约，而迂回通道组织液不能够满足要求，在这种情况下，而实现二次设备的联调，输变电工程一般采用架设光纤。这是一种临时的联调方案。

2输变电工程微波通信技术接力方案

传统临时通信方案无法实施，针对这些缺陷，这就需要采用微波接力通信方式，组成微波接力及OPGW光纤混合通信链路，以满足二次装置联调的需要。微波接力通信包括两部分：①实际通信；②通信资源。所以必须因地制宜选取新建的200kV变电站、地势相对高度等。OPGW光纤接续盒输电线路铁塔或者制高点，安装微波设备与微波接力通信[3]。

2.1微波接力通信方案的实施

微波接力通信方案的路径选择，也就是以微波接力通信来替代OPGW光纤方案，检验这一方案是否为可行技术。按照高压输电线路上现有的光纤接续盒实际情况，并结合线路开断点的地形，确保变电站之间没有阻挡，并保证微波天线高度在15m以上，以有效满足微波传输路径的要求。同时，为了便于安装和满足安全性的要求，可将微波天线安装在相关的线路上，同时，增加引下普通光纤长度延伸至附近的中轴线路，保证微波线路上的各种技术指标，均可满足相应的要求。在数字传输系统中，同步数字系列（SDH）和有准同步数字系列（PDH）两种。其中，SDH中的光功率、接口心率和信号帧结构等，均符合国际电信联盟-电信标准部（ITU-T）的规定，各个生产商均必须严格遵守相关的规定，实现设备的无缝对接。笔者经过大量的调研，这种设备具有STM-1光/电结构，能够实现变电站内传输系统光口无损连接，同时建立一种传输速率的SDHSTM-1透明通道。而DPH设备价格低廉，却没有统一的标准接口，所以就各个生产厂家生产的设备就无法实现无缝对接，投资要远超SDH设备，所以方案中可选用SDH数字微波设备。

2.2混合链路的安装与调试分析

综上分析，笔者选用的为SDH数字微波设备，实现与现有通信网络的无缝连接，主要是SDH中的光传输系统符合I-TU-T的标注年规范，且速率为155Mb/s的光接口，能够直接实现互联互通，方便投入使用。微波路径的通视条件比较好，可在变电站的相应位置，将微波天线与ODU安装固定在室外，并将STM-1光接口单元转接到传输设备STM-1接口上，通过这种方式实现同轴电缆的互连。由于微波路径比较短，所以可适当调整微波天线内的方向，进而保证接收信号电平能满足灵敏度的要求[4]。断开铁塔上的微波STM-1单元串接的光耗器，接入的是一种空闲光纤，从OPGW接续盒中抽取的空闲光纤，可经过光接口单元转换成光信号，进而实现与已建成220kV变电站之间STM-1的光通信连接。

2.3网管透传与开通业务

当前，数字同步传输体系包括两种设备：①SDH光传输设备；②SDH数字微波设备，可将光波与电磁波传输到不同的介质中。这种映射和内部复用的方法，均按照ITU-4进行定义的。其中，设备的网络管理系统，能够直接穿越微波设备的透传通道，避免两种网络管理信号的冲突，在电力通信中心机房内开通相关的通信业务，这就不会由于插入微波接力设备发生脱管状况。按照输变电工程二次装置联调的要求，应按照运行中SDH光传输系统的要求，实现OPGW光纤链路与微波接力的混合，在200kV变电站之间采用高频距离保护与光纤电流差动保护链条通道。而对于220kV线路光纤电流差动保护，可使用光纤通道传输，在联调过程中，将保护装置通道转变为“复用2M通道”方式，采用高频距离保护装置2M通道实现联调。

2.4塔上的微波设备供电

在微波接力通信上，采用的是临时的二次装置链条电路，按照微波通信设备所在的铁搭，具有交通方便和电流小的要求，并结合通道联调的实际情况，踏上的设备均采用不受天气影响的大光伏系统供电，对于直流电源，可采用两组4节12V/36AH蓄电池串接，用于塔上设备的供电之用。经过系统实践，试验单组连续工作超过50h，并加装手机短信远程遥控电源开关设置，按照二次专业的联调要求，累计管理开关机实践，确保单组相蓄电池连续工作及轮换充电周期超过1周，这是一种供电方便、安全可靠的供电方式[4]。

2.5应用效果分析

在电力系统中，采用OPGW光纤，微波接力通信技术作为一种辅助通信方式，在一些电力抢险救灾应急通信等特殊的环境下，能够充分发挥无线通信的优势，尤其是首次在输变电站工程中综合应用OPGW，组成一种结构简单的光/电混合通信链路，将由于施工节点安排，确保投产前二次装置联调工作，并提前30d投入试运行。福建电网200kV梧店变电站以及100kV磨石变电站，多个输变电站均采用了这种方式，微波接力与OPGW光纤通信链路与实际OPGW光纤通道技术相一致，能够有效满足二次继电保护、调度自动化的要求，受到了显著的应用效果。同时，为了扩大应用范围，可根据实际情况，因地制宜选择不同形式的微波接力与光纤混合通信链路。

3结语

OPGW光纤与微波接力混合通信链路结构简单、投资少，在输变电工程中能收到事半功倍的效果，能够很好地解决输变电工程中PGW光纤进站“最后一千米”的问题。成果固化后，在海上风电场、工作台等特殊环境中，具有很好的应用前景。

输变电工程论文篇3

关键词：输变电工程；造价；合理控制

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2014）08-0162-01

近年来，国家电力进一步的改革发展，推动了电力企业的发展。当前国家的电网建设主要是由调度部分、变电部分以及输电部分等三部分组成，通过将这三部分有机结合，才能推动我国电网的有序建设。所谓调度是指对于整个电力指挥控制，而变电部分则是为了提供不同的电压与电量，满足人们多样的需求，输电部分则是将电力输送到各家各户，这个部分将用户与供电企业有机结合，构成了系统网。本文主要分析输变电工程中存在的问题，已提出相应的解决措施，推动输变电工程的发展。

一、分析我国输变电工程的现状

通过调查发现，电网固定资产的六成以上差不多都是输变电线路的固定资产，因而控制输变电工程的造价对于节约电力建设成本有着重要作用。目前来说，输变电工程的建设规模都是比较大的，一般随便建设一个中型的变电站主体工程就需要上亿的资金投入，所以控制工程造价显得很重要。输变电工程建设一般是国家投资，因而在工程建设中需要经过严格的审核，比如说工程的选址、项目的可行性研究、工程造价控制以及竣工投产控制等，特别是对于建设110千伏以上的输变电工程，其工程投资规模更大，为了保证工程的顺利建设，国家设立了专门的估算、概算、预算、结算以及决算投资管理体系，以此保证控制好工程造价。另外，工程建造方为了保证工程质量，在建设中就采取先进的技术和设备，这加大了资金的投入，导致工程建设中出现了矛盾。而我国目前就是在工程质量与工程造价控制这个矛盾中发展，同时由于我国缺乏一个科学的工程造价控制体系，导致对于工程造价的实际控制能力不足，这就是我国目前工程造价控制中存在的问题，也是需要解决的问题。

二、在变电工程造价控制中存在的问题分析

2.1 我国预算和定额体系不是很健全

目前，在预算方面主要存在三大问题，一是工程指标制定与实际工程施工中花费不一致。当前工程预算的数据体系比较落后，跟不上实际发展步伐。随着我国经济的快速发展，对于电能的需求逐渐增大，因而输变电工程提出了更高的要求，这就使得预算与实际之间的差距比较大，存在着滞后性。就比如说塔杆建设，线材的不同，要求塔杆的材料也不同，因而在预算中容易出现塔杆建设越多，材料耗费越高的预算，导致工程造价的提升。二是没有合理地辅助体系。预算体系是一个综合性的体系，需要综合各方面的因素考虑，像气候、地质、城市规划以及通讯等条件的影响，如果没有事先做好这方面的资料收集，预算很容易出现失误。三是当前没有形成有效的动态机制。静态的工程造价机制没有考虑到建设中的价格波动，不适应当前的环境。

2.2 对于输变电工程造价形成过程缺乏控制

目前来说，工程施工中出现的超支现象缺乏有效的解决机制，造成了对于造价控制得掌控力度不够。然后是没有考虑施工中其他因素的影响。另外，没有形成可靠地造价分析方法，缺乏对于未来的造价变动的预测，因而不能够很好地掌控工程造价。

2.3 没有形成输变电工程造价评估体系

在输变电工程建设完成后，大部分项目法人不重视对后评工作，也没有科学的评价体系，忽视了工程中出现的超支现象，甚至对于施工中那个部分出现问题也不关心。此外，在施工中，没有形成有效地惩罚机制，导致在施工程中缺乏控制成本的积极性。

三、控制输变电工程造价的措施

3.1 加大项目决策与设计阶段工程造价的控制力度

工程施工前，做好项目决策对于工程施工有着重要作用，在决策阶段，需要结合多方面的因素，做好施工项目的资金投入预算，从整体上控制工程造价。在进行投资前，就需要估算好工程造价，这是进行工程设计的前提，也决定着是否建设此工程。在做好工程项目决策后，设计可以有效地控制工程造价。设计是对整个工程施工的安排，并做好工程规划。建设规模、建设标准以及建设投资等都是有设计决定。在电力建设工程中，施工材料和设备选用对于工程成本的影响很大，所以在选择前，需要在保证质量的前提下，综合比较，选择质优价廉的材料，节约成本，控制工程造价。此外，工程选址上，需要组织人员考察选址地，综合各方面的因素，尽可能的降低辅助工程的造价。

3.2 在项目实施阶段管理好工程项目

一是在施工前严格执行准备工作，并制定操作程序，并做好开工前的准备工作，确保一切都准备到位；二是施工管理中要严格执行合同的规定，做好管理工作；输变电工程建设是一个综合性工程，在建设中要同各级承包商进行合作，所以有必要制定施工中需要遵守的规范，尤其是要明确承包商的责任与任务，这可以保证施工的正常运行；三是科学合理的利用资金，增强资金与工程竣工的决算管理。在工程施工中，需要了解资金的使用情况与使用效率，确保资金利用效率发挥到最大，这能够帮助掌控公共造价。

3.3 做好电力建设工程的后评价工作

整个工程建设中，不仅前期与中期很重要，后期的评价工作对于掌控工程造价也有重要作用，但是这经常被人忽视。做好后期的评价工作，可以帮助分析控制工程造价中存在的问题，并提出相应的解决措施，此外还能总结工作经验，并且能够总结出一套理论与实践相结合的工程造价控制管理办法，这为以后的工程造价控制有着重要作用。

四、总结

经济的发展，社会的进步，人们生活水平的提高，对于电能需求量增大，这对输变电工作提出了更高的要求。因而做好输变电工程建设不仅能够促进国家的发展，还能提高人们的生活水平。

参考文献：

[1]林志朝.论输变电工程造价的合理控制[J].灯与照明，2008（01）：49-51.

[2]石江天，王彤.论输变电工程造价的合理控制[J].科技资讯，2008（07）：55.

[3]涂仁珍.论输变电工程造价的合理控制[J].科技资讯，2008（17）：47.

[4]张洁.输变电工程造价风险评估模型及其实证研究[D].华北电力大学，2012.

输变电工程论文篇4

关键词：变流器；短路电流；计算方法；继电保护

中图分类号：TM744 文献标志码：A 文章编号：0253-987X（2015）04-0024-08

通过对电力元件的控制，实现电能生产环节的自动化、智能化是电网运行者不变的追求。要想实现这一目标，必须对电力元件进行调节和控制。随着现代科学技术的不断发展和提高，为实现电力元件的可控性，电力电子器件在发电、输电、配电以及用电环节广泛使用。电力电子器件在电力系统中的应用主要有以下几个方面。

（1）新能源与分布式发电。随着化石能源的枯竭，新能源发电的重要性越来越突出，当前大规模并网运行的主要是风力发电和光伏发电，这两者均无法直接并网，需要经过变流器变换后方可馈入交流电网。

（2）直流以及交直流混合输电。无论高压直流输电、柔性直流输电还是交直流混合输电，都是通过变流器实现电能的交直与直交变换。研究变流器的动态特性，有助于提高输电线路保护的可靠性。

（3）柔流输电。输电网的柔流输电与配电网的柔流输电都大量采用电力电子器件，研究电力电子器件的调节特性，可以更好地实现对电力系统的调节与控制。

新能源发电以及直流输电、交直流混合输电是目前电力系统发展的重要方向，风机、光伏电源、换流器等作为一类含变流器的电力元件是其重要的组成部分，而变流器是该类电力元件中应用最广泛的电力电子设备。变流器是一类由电力电子器件及其控制驱动电路组成的电力设备，可以实现对电能的变换、调节和控制，在智能电网中具有重要应用。智能电网要更好地发展，必须对含变流器电力元件的特性进行研究分析。

继电保护是电网安全运行的第一道防线，对快速切除故障、迅速恢复供电、提高供电连续性、减少设备损坏等具有重要作用。故障特征分析是继电保护研究的前提和基础，其关键问题在于研究电源输出短路电流的暂态变化特性。传统电力系统是由同步机和输电线路构成的线性网络，电源的响应特性较明确，短路电流易于计算分析。随着新能源发电以及直流输电技术的发展，电力电子器件大量应用于电力系统，电网不再只含单一类型的电源。含变流器电力元件作为一种新的电源形式被引人系统，受变流器特性影响，其输出特性明显不同于同步机，使得系统表现出许多异于传统电网的故障特征。为了更好地分析含变流器系统的故障特征，给今后新型电力系统继电保护整定计算提供依据，有必要研究含变流器电力元件故障过程中输出短路电流的理论分析与计算方法。

由于频带宽度的限制，互感器对一次系统中的高次谐波具有一定的滤波作用，电网的二次侧一般只能获取系统电流的低频分量。虽然目前已经提出许多基于暂态量的保护新原理，但当前现场广泛应用的继电保护原理仍旧主要关注系统故障过程中工频电气量的变化规律。因此，从理论上分析含变流器电力元件输出的工频响应特性，得到其短路电流中工频分量在故障暂态的变化规律，对电力系统继电保护分析及整定计算意义重大。

目前，关于含变流器电力元件的研究主要集中在简化建模、控制策略、谐波分析等方面，关注其故障暂态输出特性的较少，且基本上基于仿真结果分析。文献对逆变型电源故障特征进行了简要分析，但对其故障电流暂态特性的研究不够深入；文献分析了三相电压对称跌落时直驱风机的响应特性，但其主要利用仿真结果进行分析；文献对光伏发电故障暂态特性进行了详细分析，但没有对继电保护关注的故障电流变化规律进行详细理论推导，且其主要结论均是基于仿真结果得到的；文献对直驱风机仿真模型进行了简化，提高了直驱风电系统仿真速度，但仍未给出变流器故障响应的解析表达式。

输变电工程论文篇5

关键词：电子技术; 实验;图解法; 电压放大电路

中图分类号：

TN710-34

文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2012)05

-0175

-04

Theory and graphic method analysis about experimental

phenomenon of analog amplifying circuit

SU Bian-ling, LEI Neng-fang

(School of Physics and Electric Engineering, Weinan Teachers University, Weinan 714000, China)

Abstract：

Some unexplained experimental phenomenon existed in analog amplifying circuit are analyzed by using theory and graphic method. The performance of amplifying circuit can be understood directly by students, and the principle and essence of amplifying circuit can be mastered.

Keywords： electronic technique; experimentation; graphic method; voltage amplifier

收稿日期：2011-09-15

基金项目：渭南师范学院基金资助科研项目(09YKZ016)

0 引 言

《模拟电路技术实验》是一门实践性很强的专业技术基础实验课程,是对模拟电子技术理论知识的重要补充［1］。电压放大电路是模拟电子技术这门课程的重要的基本的内容，贯穿于整个模拟电子技术基础课程的教学中。电压放大电路实验包括基本共射放大电路实验、射极电压跟随器实验、多级电压放大电路实验、负反馈放大电路实验和差动放大电路实验等，是模拟电子电路课程实验的基本的也是重要的实验［2］。对于电压放大电路实验，主要研究的是电压放大电路的性能，即电压放大能力、带负载能力以及从信号源索取电流的能力。为了研究放大电路的性能，实验电路中往往通过静态工作点(即调节基极偏置电阻)的改变，实现对放大性能的影响；负载电阻的阻值的改变，实现对放大性能的影响；单级放大电路的级联提高电压放大能力；引入负反馈改善放大电路的各性能参数。下面就从影响放大电路性能的几个主要因素入手，对放大电路实验中常出现的、学生觉得无法解释或与理论似乎又相悖的问题进行理论分析与基于图解法的解析,以期望使学生深入理解放大电路的性能，真正掌握模拟放大电路的原理与实质。

1 静态工作点对放大电路性能的影响

如图1为基本共射放大电路的实验原理图与输出特征曲线，理论上可通过调节Rb，Rc或更换三极管的方法实现静态工作点的调整，但在实验中一般只通过调节基极静态偏置电阻(即Rb2)，研究静态工作点的改变对放大电路性能的影响。

在电压放大电路中既存在直流信号又存在交流信号，即既存在静态工作点又存在动态的交流信号，且直流信号为放大动态的交流信号提供合适的静态工作点，保证放大电路能不失真且最大限度地放大交流信号，而交流信号在放大电路中的流动必须建立在静态的基础上［3］。由此可知：静态工作点的改变必定对放大电路的性能产生影响。

首先分析调节Rb2时，静态工作点的移动。由于IBQ≈VCC－UBERb1+Rb2，且VCC、Rc不变，即直流负载线不变［4］，则当Rb2增大时，Q点沿直流负载线下移，如图1(b)中的Q1点；当Rb2减小时，Q点沿直流负载线上移，如图1(b)中Q2点。

再通过理论分析可得动态参数,电压放大倍数及输入电阻：

从式(1)表面无法看出Rb2的调节对共射极放大电路的电压放大能力的影响，但实验中却明显地得出：当Rb2改变时，共射极放大电路的电压放大倍数在改变。对静态工作点的改变必定对放大电路的性能产生影响的解析如下所述。

由此可知：当Rb2增大时，Au减小，Ri增大；当Rb2减小时，Au增大，Ri减小。

尽管理论上已经获得解析，但从图1(b)中可知由于VCC、Rc不变，直流负载线不变，当Rb2改变时，Q会沿直流负载线上下移动。那么就产生Rb2增大，Q点下移时，Au下降，Ri增大；而Rb2减小，Q上移时，Au增大，Ri减小的疑问。从图1(b)所示共射放大电路的输出特性曲线上可知，Rb2改变时直流负载线不变，交流负载线斜率不变，且为线性，在输出信号不失真的条件下，只是Q点上下移而已，但是根据负载线的线性及输出不失真的条件，即使Q点移动，Au，Ri也不应发生变化。通过图2所示图解法对放大电路性能的分析，便可理解其中的原理。

从图2可知，在输出不失真的条件下，对于同样大小的输入信号，由于三极管输入特性曲线的非线性，使得当Rb2增大时，Q下移，对应的输入ib减小，ic减小，Uo减小，显然Au随之减小，Ri增大；当Rb2减小时，Q上移，对应的输入ib增大，ic增大，Uo增大，Au随之增大，Ri减小。

不过，在此应注意：当静态工作点移动至特性曲线近似线性的区域时，Au和Ri就几乎不再发生改变，为一固定值。

2 负载对放大电路性能的影响

2.1 对Au的影响

理论上由式(1)可知：RL增大，Au增大；RL减小，Au减小。

用图解法同样可知：当RL增大时，RL′增大，交流负载线［6］变平坦，输出的动态范围增大，即输出信号增大，Au增大，如图3所示。

图3 负载电阻的改变对电压放大倍数的影响示意图

2.2 对非线性失真的影响

实验现象：固定Q点，带负载RL，调节输出为最大不失真的输出；再断开负载，发现又出现了失真现象；固定Q点与RL，且使Q点偏离放大区中心，调节输入信号幅度，使输出出现失真现象；然后调节RL，使RL减小，可发现失真减弱或消失。

理论上：如上节分析所知，由于RL增大时，Au增大，输出信号增大，动态输出范围增大，使得原本刚好不失真的最大输出由于动态输出范围的增大而产生失真现象［7］。

图解法解析：如图4(a)所示，假设Q点固定且偏离放大区的中心，靠近饱和区，那么，当带负载且输出调节为最大不失真输出时，断开负载，交流负载线就与直流负载线重合。由于三极管特性的非线性，由图4(a)可知，尽管输出的动态范围增大，但出现了饱和失真现象。当Q点处于放大区的中心(如图4(b)所示)或者靠近截止区时，同样由于三极管特性的非线性，会出现同样的实验现象，只不过当Q点靠近截止区时，出现的是顶部失真。

图4 负载的改变对非线性失真的影响

3 单级放大电路的级联对放大电路性能的影响

实验现象：首先单独调整每级放大电路的静态工作点，使得每级放大电路的静态工作点都处于放大区的中心，然后级联两级或多级放大电路，在输入信号不变的情况下，发现①输出端产生了顶部和底部同时出现的失真现象；②在降低输入信号的过程中，发现顶部和底部失真并非同时消失。

理论与图解法解析：由于调整每级放大电路静态工作点都处于放大区中心的过程中，每级放大电路的输出都为最大不失真输出，当级联后，用上级的输出作为下级的输入，势必超出了下级的最大输入信号的范围，即输出超出了最大的输出(如图5(a)所示)，必定产生上下都被削去的失真现象。由此可知，要消除这种失真现象，只要减小输入信号的幅度，便可达到预期的目的。

在调整每级放大电路静态工作点都处于放大区的中心的情况下，在降低输入信号的过程中发现顶部和底部失真并非同时消失的原因是：在调节前级静态工作点时，下级电路是断开的，也就相当于前级放大电路在空载的情况，但当电路级联后，相当于带上负载，此时前级放大电路的交流负载线与空载时不同，对于空载时的Q点处于放大区中心的情况，由于三极管特性的非线性，带负载后，Q点会偏离放大区的中心(如图5(b)所示)，因此，在降低输入信号的过程中，发现顶部和底部失真并非同时消失。

图5 级联对非线性失真的影响

4 负反馈对放大电路性能的影响

负反馈的引入对放大电路的影响是非常全面的，它可以改变放大电路的电压放大能力、带负载能力、索取信号源信号的能力，可以拓展频带宽度和可以改善非线性失真［8］等。这些性能通过实验都可以得到验证，但在实验过程中同样也会出现让人困惑的问题与实验现象。

实验现象在带负载、闭环且静态工作点固定的情况下，观察闭环放大电路的最大不失真输出电压［9］时，出现①若此时将闭环开路，失真又立即产生；②若此时断开负载，失真同样立即产生。

实验现象①的解析与级联所产生的实验现象①相似，只不过在此是由于开环电压放大能力高于闭环电压放大能力，使得在闭环情况下的最大不失真。当电力开环后，由于放大能力的提高，输出超出了最大不失真的动态范围，因此，产生了失真现象。

实验现象②的解析与如图4(b)相似，此时闭环放大电路的交流负载线与带负载时不同，对于带负载时的Q点处于放大区中心的情况，由于三极管特性的非线性，空载后，Q点会偏离放大区的中心，因此，闭环带负载情况下的最大不失真，在空载时会出现失真现象。当Q点偏离放大区域时的情况如图4(a)所示。

5 结 语

在模拟放大电路的实验中，经常会使学生产生难以理解或无法解释的现象。在实验教学过程中，采用图解分析法可以直观、全面地对这些现象做深入透彻地解析［10］，可很好地巩固理论知识并提高动手能力，使初学者的基本实践技能循序渐进地提高，并因此而激发学生的学习兴趣和求知欲望，提高模拟电子技术课程的教学质量。

参 考 文 献

［1］张伟珊.Multisim 7在模拟电路实验教学改革中的应用［J］.现代电子技术，2008，31(16):3-5.

［2］孙建设,陈志红.电子实验技术中的理论与应用问题解析［J］.实验室研究与探索,2006,25(8):920-922.

［3］华成英.模拟电子技术基础［M］.4版.北京:清华大学出版社,2007.

［4］邵中元.晶体管放大电路图解法应用的延伸［J］.上海师范大学学报，2003，32(1):33-38.

［5］康华光.电子技术基础：模拟部分［M］.5版.北京:高等教育出版社,2008.

［6］向秀岑，李明辉.叠加定理在求解交流负载线中的应用［J］.现代电子技术，2010,33(1)：110-111.

［7］江晓安,董秀峰.模拟电子技术［M］.3版.西安:西安电子科技大学出版社,2008.

［8］陈军.电子技术基础实验(上)：模拟电子电路［M］.南京：东南大学出版社，2011.

［9］朱华光.Multisim 10在模拟电路实验中的应用及研究［J］.现代电子技术，2010,33(15)：192-196.

［10］丛琦,姜光远.用图解分析法分析放大器的输入、输出电阻［J］.长春师范学院学报:自然科学版，2009(6)：32-35.

［11］赵波.Multisim在竞争冒险教学中的应用\[J\].现代电子技术，2010，33（7）：166-168.

［12］王全宇.基于Multisim的电子技术课程虚拟实验环境创设\[J\].现代电子技术，2011,34(17):188-189.

作者简介：

苏变玲 女，1964年出生，陕西大荔人，硕士,副教授。主要研究方向为电子技术基础课程教研、数字信号处理。

(上接第174页)

图2中x轴为时间基准，每格250 ms；通道1是U1第4脚上测量所得充电波形，y轴为每格1 V；通道2是闪光灯触发脉冲，y轴为每格2 V；取充电时间1 s及2 s时验证，从图中可以看出，x轴4格和8格时对应的y轴幅度分别占满幅的79%和92%左右，考虑到电容、电阻实际值与标称值误差，可以认为理论计算与实际测量结果非常吻合。

3 结 语

通过积分方法，实现了闪光灯充电限流电阻功率计算，并且得到了实验验证，按照计算结果选取的功率电阻，已经在实际产品中得到应用，并且运行稳定可靠。

参 考 文 献

［1］佚名.闪光灯［EB/OL］.［2011-08-21］.baike.省略/view/13713.htm.

［2］炖鱼(still hope left).关于闪光灯［EB/OL］.［2011-02-11］.省略/group/topic/17525588/.

［3］曲学基.电力电子整流技术及应用［M］.北京：电子工业出版社，2008.

［4］戴志平.开关电源工程调试技术［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［5］沈元隆，刘陈.电路分析基础［M］.3版.北京：人民邮电出版社，2008.

［6］胡薇薇，陈江.电路分析方法［M］.北京：北京大学出版社，2009.

［7］马军.微积分［M］.上海：同济大学出版社，2010.

［8］谭浩强.C语言程序设计［M］.2版.北京：清华大学出版社，2008

［9］王娣，韩旭.C语言从入门到精通［M］.北京：清华大学出版社，2010.

输变电工程论文篇6

关键词 输变电工程；施工工艺；工艺分析

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0170-02

随着中国社会经济的发展，输变电工程也得到了快速的发展。我国输变电工程的施工工艺逐渐成熟，在电力工程的施工项目中起到了很大的作用。科学、合理的施工工艺能够提高工程施工的效率，节省人力、物力和财力，降低输变电工程的施工成本，提高工程建设的经济效益。本文以几种输变电施工工艺为例，来说明这些施工工艺在输变电工程施工中的重要作用。

1 张力架线技术

传统的输变电工程在施工中一般会采用人工放线的方法，这种方法不利于保护导线外包装，容易造成导线外包装的损坏，因此，常常会导致电晕的出现，甚至会烧毁导线。这种人工放线的方法既浪费了资源，同时也会导致大范围的停电等故障，给人们的生产生活造成不利的影响。目前输变电工程施工工艺中的张力架线技术能够避免对导线的破坏，从而解决在施工中的断电问题，既缩短了工程施工的工期，也能够减少因断电带来的经济损失，是一种经济、安全、科学的输变电工程施工工艺。张力架线技术有以下几个方面的优势：一是张力架线技术能够实现架线过程的自动化与机械化，这种技术减少了架线人员的工作量与工作强度，同时也提高了施工的效率；二是悬浮式的架线方法能够避免导线与地面发生接触，从而减少了因摩擦造成的导线损耗，避免了电晕的产生，增加了工程施工的安全性；三是对不同空间位置的导线进行分层架线，降低了施工的难度，提高了施工的效率。

2 热气飞艇和氯气球特定技术

由于在输变电工程的施工过程中，会遇到山区、河流等不便施工的地理环境。在面对这种特殊的地理作业环境时，输变电工程的施工通常会利用热气飞艇和氯气球特定技术，以解决输变电工程的架线难问题。热气飞艇和氯气球特定技术源自于航天技术，将这项技术运用到输变电的施工过程中可以解决偏远地区的施工限制，解决偏远地区用电难的问题，减少了施工工期，提高了施工效率。随着输变电工程施工工艺的不断进步，这项技术会在未来的施工项目中将得到广泛的应用。

3 冷喷锌技术

在输变电工程的施工过程中，常常采用钢架结构作为施工的基础结构，这是因为钢架结构具有很强的稳定性，同时也能够降低施工成本。然而，钢筋结构如果长期处在暴露的环境当中，就会受季节、气候的影响，导致钢架材料被腐蚀。如果运用冷喷锌技术，就可以避免钢架结构因气候和季节的影响被腐蚀。冷喷锌技术通过在钢架材料的表面涂抹一些金属镀锌，可以起到防腐的效果。冷喷锌技术在输变电工程施工过程中的运用有以下几个方面的优点：第一，通过在钢架结构的表面涂抹金属锌可以替代电化学反应，同时也能够避免钢架结构在与空气接触后发生氧化，达到了双层防护的效果；第二，与传统的热喷锌技术相比，冷喷锌技术在运用的过程中不会产生废液，不会污染环境，从而提高了输变电工程施工的环境效益；第三，冷喷锌技术与热喷锌技术相比，在较低的温度环境下就可以进行，这样就降低了对施工环境的要求，同时也能够降低施工成本，施工人员运用起来也能够得心应手。

4 基础移位技术

在输变电工程的施工过程中，可能会出现钢架结构基础位移的现象。这种情况发生后，如果废弃原有的钢架结构就会造成资源的浪费，给整个输变电工程造成非常大的经济损失，浪费了大量的人力、物力和财力，降低了工程施工效率。针对钢架结构基础位移的情况，可以运用基础移位的技术来解决。基础移位技术通过检测原有结构的性能指标，在不改变原有基础的前提下采用平移尺度和平移方法来解决钢架结构的位移问题。具体说来，基础移位技术可以通过千斤顶来使地基发生位移，使高度和位置都能够达到预定要求。在基础平移之后，可以通过填充和固定等方式来稳定钢架结构，保障钢架结构的稳定性。总之，基础移位技术能够在保证施工质量的前提下降低工程施工成本，避免因钢架结构基础位移带来的资源浪费和经济损失，提高了施工的效率。

5 高压直流输变电技术

由于计算机技术和光纤技术的快速发展，高压直流输变电技术也得到了较快的发展。高压直流输变电技术具有容量广和稳定性高的特点，可以满足长距离电力输送的要求，还能够在输变电过程中实现异步联网。高压输变电技术减少了对交流系统的要求，不需要两个交流系统同时进行，保证了输变电工程的稳定性。具体说来高压直流输变电技术有以下几个方面的优点：首先，高压输变电技术能够分区域进行管理，一旦发生停电故障可以启用交流系统，避免停电故障对其他区域造成影响，减少因停电故障带来的损失；其次，高压直流输变电技术有较为敏捷的反应速度，能够在故障发生时快速反应；最后，高压直流输变电技术能够精准地解决输变电系统中出现的故障，并且便于操作，可以实现对多个目标的同时监控。

6 电力变压器的安装工艺

6.1电力变压器的安装方法

电力变压器的安装需要专用的工艺和运输设备，同时也要有相应的装置和仪器，并需要专业安装人员根据规定的施工工序来完成。变压器的安装量与工序要结合变压器的具体结构来确定，变压器的结构特点分析包括有载调压装置、高压套管、变压器油保护装置和冷却系统等方面。由于现代变压器不可拆分的特点，对大型的变压器要运用索具来进行。此外，在具体施工之前要找好放置地点和方式，在变压器拆封时要保证绝缘的完好，备好所需的施工设备、工具、材料等，并选择卸车和移动的技术方法，确定变压器的安装工序、调试内容和安装人员的人数。

6.2电力变压器的安装步骤

电力变压器的安装步骤如下：第一，安装油枕、冷却器及其他附件；第二，在抽真空注油阶段要保证彻底排放残油，并保证真空注油；第三，当湿度太小时，要只打开一个孔盖，防止空气向内循环。第四，当封闭箱体并抽真空的时候，要在适当的时候打开孔盖再工作。

7结论

输变电工程的施工工艺对电力工程的质量有很大的影响，科学、合理的输变电工程施工工艺能够提高工程建设的质量，降低工程建设成本，促进电力企业的发展。因此，相关工程项目管理人员和施工人员要重视输变电工程的施工工艺，积极研发与引进新的施工工艺，促进我国电力工程建设事业的发展。

参考文献

[1]陈波.浅谈输变电工程的施工技术[J].中国新技术新产品，2011（12）.

[2]刘歌.关于城市输变电工程线路施工技术的探讨[J].北京电力高等专科学校学报：自然科学版，2012（29）.

[3]张维.浅谈输变电工程的施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2013（16）.

输变电工程论文篇7

关键词 狭义相对论;力和速度成反比;能量传输模式

中图分类号 G424 文献标识码 A 文章编号1674-6708(2009)08-0039-04

0 引言

文献[1]针对汽车在阻力恒定的路面上的运动情况,从一个悖论出发,证明了“功率一定,力和速度成反比”的现象是不可能发生的,但该文也存在一些明显的不足之处:一是它所研究的问题仅仅是汽车而不是一般的情况;二是它涉及的只是力的功率,对于“电功率一定,电压和电流成反比”这样的现象是否能够发生它并没有回答;三是该文的证明过程是不严格的,它仅仅利用“力学相对性原理”证明了在低速条件下“功率一定,力和速度成反比”的现象是不可能发生的,至于在高速条件下情况究竟怎样它并没有回答。最大的问题还在于它用相对论的思想来证明非相对论情形下的命题。这有点象玻尔的原子理论,用量子论的一些观点和方法处理经典原子物理中的一些问题。这样的处理方法是不严格、不完善、不彻底的。本文将在文献[1]的基础上利用狭义相对论的主要结论对这个问题进行证明,从而试图解决这一问题。

特别需要说明的是:本文的结论只是提出了一些国内物理教科书中关于功率方面的不同认识,而不是全世界所有物理教科书中关于这个问题的论断。这是因为“功率一定,力和速度成反比”或“电功率一定,电压和电流成反比”这个论断仅见于国内的物理教科书(见文献[2,3,7])。迄今为止,笔者查阅了许多资料,尚未发现有哪一本国外的权威物理教科书中有这样的论断(见文献[4-6])。它们在论述功率问题时只是给出了功率的公式P=Fu或P=UI。从来不提功率一定,力和速度的关系(或电功率一定,电流和电压的关系)问题。

1不可能出现“功率一定,力和速度成反比”的严格证明

1.1命题的初步证明

与文献[1]相似,证明分两步。第一步证明:“功率一定,力和速度成反比”这一结论至少不适用于力趋向于0和速度趋向于0的情况。证明很简单,如果“功率一定,力和速度成反比”这一结论适用于任何情况,那么当速度趋向于0的时候,力必然趋向于无穷大。而现实生活中,从来也没有那个机械装置能够在速度为0的时候发出无穷大的牵引力。事实上,当速度趋向于0时,单位时间内的位移趋向于0,从而单位时间内(有限大小的)力所作的功必趋向于0,因而功率必趋向于0。由此可知,速度趋向于0时,功率保持一定是不可能的。反之,若功率一定,则当力趋于0时,速度将趋于无穷大。且不说相对论告诉我们,世界上任何物体的速度都不可能超过真空中的光速,无穷大的速度是不可能出现的。即使不考虑相对论,当一个物体不受任何力的时候,它的速度达到无穷大也是一件不可思议的事情。事实上,功率只不过是单位时间内力所做的功,而没有了力又何来力所做的功?没有了功又何来功率? 因此,当力趋向于0的时候,功率也必然趋向于0而不可能保持不变,于是命题得证。

1.2命题的一般证明

第二步我们要证明:在任何情况下“功率一定,力和速度成反比”的现象都不可能发生。要证明这一结论,需要用到狭义相对性原理以及相对论的一些重要结论。为此,我们先画出能量传输的一般模式图,如图1所示。

图1 能量传输模式图

对于汽车而言,动力源显然就是汽车发动机,输送管道当然就是曲轴、连杆等传动装置,能量接收器当然就是汽车本身。对于含变压器的交流电路而言,动力源当然就是电源,输送管道当然就是变压器以及输电线路,接收器当然就是负载。对于一个人用轻绳拉着一个物体在光滑水平面上运动的物体而言,人就是动力源,绳子就是输送管道,物体就是能量接收器。类似的例子很多,不一一列举。

为了使证明能够顺利进行。我们将把这一步的证明再分为两小步。第一小步证明在理想传输模式下,不可能出现“功率一定,力和速度成反比”的现象。所谓理想传输模式,就是在能量的传输过程中没有能量的损耗,动力源把能量全部传给了能量接收器。比如上面提到的人用轻绳拉着物体在光滑水平面上运动就是一个典型的例子。在这个例子中,人把体内所产生的部分化学能全部传给了物体,下面详细讨论这种情况下的功率问题。

先给出功和功率的一般表达式。功是能量转化的桥梁或能量转化的量度,做功的本质就是把一种能量转化为另一种能量。无论是在牛顿力学或是在相对论力学中,功和功率的定义都是一样的。即:

(1)

上式中的u为地面参照系S中测得的物体的运动速度。现在我们假定物体只受到一个动力F的作用。并假定力的方向和速度方向始终一致。在这种情况下,根据相对论动力学方程有

(2)

于是力的功率为(3)

现在假定有另外一个惯性参照系K相对于S以速度做匀速运动。且运动方向和物体的运动方向相同。这一参照系中的观察者对于同一物理过程所测得的力和功率分别为:

(4)

(5)

式(2)、(3)、(4)、(5)中的为物体的静止质量,它在任何惯性系中都是一样的。由(3)和(5)我们可以得到K系中和S系中的观察者测得的同一物理过程中力的功率之比为

(6)

根据相对论速度变换公式,并假定速度方向沿轴或轴的方向。我们有

(7)

由时间变换式 可得或

将式(7)和(8)分别代入式(6)可得:

(9)

上式中的为,的函数。当一定时就成为的函数。显而易见,当却仅当物体的运动速度为常数,也即物体作匀速运动时,两者的比值才是一个常数。

现在我们假定在S系中测得牵引力的功率P一定,由于功率只不过是单位时间里力所做的功,而功又是能量转换的桥梁或量度。这意味在理想传输模式下,单位时间通过能量输送管道输送到接收器的能量是一个定值。根据爱因斯坦质能公式,当然也可以认为单位时间里有相同质量的物质从动力源输送到接收器。或者也可以说管道中能量输送的速度是恒定的。对于K系中的观察者来说,如果盯着输送管道来观察,得出的结论是:单位时间里输送的能量也是一个定值。由于K系相对于S系作匀速运动,所以S系中的单位时间和K系中的单位时间并不相等。同样,S系中的某一确定能量在K系中的观察看来数值会有所变化,但是不管怎样,K系中的观察者仍然会测得单位时间输送的能量是一定值,也即力的功率P'也是一个定值。这样,如果在S系中功率一定,那么在K系中的功率也必然一定,两者的比值必然是一个常数。但是,由式(9)可知除非物体作匀速运动,否则这两者的比值不可能是常数。而当功率一定,速度又一定时,力也就一定了。由此,我们得到一个十分重要的结论:当且仅当牵引力一定,物体的速度一定时,力的功率才会一定。任何变速运动必然伴随着功率的变化,功率一定,力和速度成反比的现象是绝对不可能发生的。换句话说,力的功率始终是物体速度的函数,即。

事实上,这一结论也可以从狭义相对性原理直接得到。如果在S系中存在功率一定,力和速度成反比的现象,那么根据(9)式,在K系中的观察者就会发现功率是随着物体的速度变化而变化的。这样我们就可以从功率的变化情况来判断参照系到底是静止的还是运动的。“功率一定,力和速度成反比”成立的那个系就是静止参照系,而同样的过程如果观察到功率是变化的,那么它就是运动参照系。显然这是违背狭义相对性原理的。因为根据狭义相对性原理,不可能纯粹通过物理实验来判断惯性参照系是运动的还是静止的。由此可知,“功率一定,力和速度成反比的”现象是不可能发生的。

上面是对于物体只受到一个力的情况下的证明。下面进行第二小步的证明。如果物体除了受到一个动力F之外还受到一个阻力f,那么我们可以用一个力即合力来等效这两个力的作用。这样两个力的情况也就化为了一个力的情况。根据前面的讨论,当物体只受一个合力的时候,合力的功率必定是速度的函数,这个函数暂且用表示。这样我们就有:,由此我们可以得到动力的功率 (10)

显然此时动力的功率仍然是速度的函数。当速度变化时功率必定也变化。事实上,由于我们所假定的阻力是任意的,如果在有阻力的时候,速度变化而牵引力的功率可以不变,那么当阻力为零时这个结论也应当成立。但是我们前面已经证明了这个结论是错误的,这样的现象是不可能发生的。所以,在有阻力的时候“功率一定,力和速度成反比”的现象也不可能发生。

这个阻力f当然可以是摩擦力。这样我们就有结论:不管是否存在摩擦力,在任何情况下,在任何实际的物理过程中,“牵引力或动力的功率一定,力和速度成反比”的现象是不可能发生的。至此,我们提出的命题已经得到了完全的证明。

2 不可能出现“电功率一定,电压和电流成反比”的现象

与本文的第二大部分相类似,我们也分两步来证明这个命题。第一步针对特殊情况,第二步针对一般情况。

2.1命题的初步证明

若“电流的功率P电=UI一定,电压U和电流I成反比”这一结论在任何情况下都成立,那么当电压趋向于0的时候,电流必趋向于无穷大。暂且不说在实际生活中,从来没有哪个电路中的电流能达到无穷大(如果真的达到了无穷大,那么它所产生的热量也是无穷大,这样电路会在瞬间被汽化,所以这样的电路是不可能存在的)。我们仅仅从电流产生的原因就可以发现这个结论是荒谬的。正是因为有了电压,电路中才有电场,电荷才可能在电场力的作用下作定向移动从而形成电流,如果没有电压,也就没有电场,电荷也就不可能作定向移动,也就不可能有电流。这正如没有了水位差(水压)水不会流动一样。由此我们可以得出一个结论:对于一个实际的电路来说,电压趋向于0的时候,电流必定趋向于0,从而电功率必趋向于0,保持功率不变是绝对不可能的。反之,若电功率一定,则电流趋向于0的时候,电压必趋向于无穷大。暂且不说实际生活中从来就没有无穷大的电压存在。假如真的存在无穷大的电压,那么因为任何绝缘体在无穷大的电压下必定会被击穿而变成导体,而任何导体在无穷大的电压下,其电流必定是无穷大,这样,电功率就会变成无穷大而不是常数了。这样我们就证明了一个结论:“电功率P一定,U和I成反比”至少不适用于电压趋向于零或电流趋向于零的情况。否则会出现极其荒谬的现象。

2.2命题的一般证明

我们将借助于第二大部分的结论来对这个命题作最一般的证明。上面我们实际上已经提到:电流的形成原因归根结底在于导体中的自由电荷在电场力的作用下作定向移动。因此,所谓电流作功实际上也就是电场力作功,于是电流的功率和电场力的功率是等价的。这一点可以从一个具体的例子中得到证明,考虑一群带电粒子在电场中的运动情况。暂且不考虑粒子之间的碰撞(电阻实际上是粒子之间或粒子和晶格之间碰撞的一种表现,相当于一种阻力)。

假定一个粒子的电荷为,在电场力作用下以速度u运动,从力学的角度上说,电场力在内所做的功为.由于我们所取的位移很小,所以在这么小的范围内电场强度E可以看成是不变的。于是有

上式中的为电压,而显然为电流。所以,电场力的功率和电流的功率是等价的。因为电流的大小是和电荷移动的速度成正比的(对于导体中的情况,根据电磁学中的结论有电流密度。式中的n为单位体积内的自由粒子数,q为粒子的电量, 为所有粒子的平均漂移速度,此时电流和粒子的平均漂移速度成正比)。对于一个粒子而言,若电流变化,则粒子移动速度必然变化,如果电流变化时电压和电流的乘积为一常数(即电压和电流成反比),那么由上式可知,必然有速度变化时力和速度的乘积为一常数(即力和速度成反比)。而根据前面的讨论,这是不可能的。于是我们有结论:当且仅当电压一定,电流一定时电功率才一定。任何电流的变化必然伴随着电功率的变化,正如任何速度的变化必然伴随着力功率的变化一样。

虽然这个结论是从一个特例导出的,但是仍然具有普遍意义。根据逻辑学,要证明一个命题为真,则需要在任何情况下都为真,但是要证明一个命题为假,只需要举出一个反例即可。

既然在我们所举的例子中,若“P电 =UI一定,U和I成反比”成立,必然导致“P=F.u一定,F和u成反比成立”。而后者是不成立的,那么前者也不成立。对于特例不成立,对于一般情况也不会成立(如果对于一般情况都成立,那么对特例也应当成立),于是命题得证。

3 采用高压输电的真正原因

几乎所有的中学物理教科书和不少大学物理教科书在论述为什么要采用高压输电时都是这样讲的:“因为电源或电站的输出功率一定,所以由P=UI可知,提高电压可以降低电流,这样可以降低输电线路上的热损耗”。我们对这种解释产生了疑问,因为根据上面的讨论可知:在一个实际的电路中,不可能出现“功率一定,电压和电流成反比”的现象。那么究竟为什么要采用高压输电呢?以下是一般的输电线路图,如图2所示,图3为等效电路。

图2 电流输送图图3 等效电路图

首先要明白的是,发电站里的发电机两端由于切割磁感线而产生的感应电动势(有效值)是一定的。发电机线圈的内电阻也是一定的。对于一个确定的输电线路来说,升压变压器和降压变压器都是确定的。因此,负载两端的电压(有效值)基本是确定的。这样,负载电阻或阻抗的任何变化都会导致负载电流的变化,从而导致负载功率的变化。如果是理想变压器,则会立刻导致电源输出功率的变化。“电源的输出功率一定,电压和电流成反比”,这种说法不太符合实际。因为电流发生变化,输出功率就不可能不变,这一点与直流电源的情况相似。对于直流电源来说,输出功率为,负载电阻的任何变化必然会导致电流的变化,而它又必然导致输出功率的变化。那么究竟为什么要采用高压输电呢?

这是因为一般发电机两端的电压大概20 000V左右(实际18 000V或更低一些)。而生活中大多数用电器的电压只需要几百伏(220V或380V),所以降压是必须的,但是如果你直接把20 000V降为200V,那么降压变压器原副线圈的匝数之比为100:1,此时输电线路上的电流是负载总电流的1/100,由于负载总电流是相当大的,所以这样的话输电线路上的电流就会比较大,从而使得输电线路上消耗的电能就比较多。如果采用先升压再降压,则我们可以使n2和n3基本相同,或使U2、U3基本相同,这样实际加在输电线路电阻上的电压就很小。从而使输电线路上的电流也很小。比如先把20 000V升高到200 000V,再经过几次降压降低到200V,则输电线路上的电流就是负载总电流的1/1000,这样就大大降低了输电线路上的能量损耗。简单地说,采用高压输电的根本原因是:在负载电流、电压、功率相同的情况下,可以使输电线路上的电流减小从而降低电能的损耗。这里是两种不同电路或不同物理过程之间的比较,比较的前提是负载的电流、电压、功率都相同。对于理想变压器有P输出=P线路+P负载, 在负载功率相同的前提下,采用高压输电时因P线路较小,所以电源输出功率较小。完全不是“电源的功率一定,电压和电流成反比”所致。用高压输电和不用高压输电,电源的输出功率是不同的。

4 结论

本文采用相对论的主要结论来证明“功率一定,力和速度成反比”或“电功率一定,电压和电流成反比”的现象是不可能发生的,同时还指出了采用高压输电的根本原因,这对于进一步搞好物理教学是有益处的。

参考文献

[1]蔡志东.“功率一定,力和速度成反比”的现象能发生吗?[J]物理教学,2008,30(12):9-11.

[2]赵凯华,罗蔚茵.新概念物理教程[M].力学.2版.北京:高等教育出版社,2004,107.

[3]沈德滋等.物理学-力学[M].上海:上海科学技术出版社,1978:177.

[4][美]费恩曼,莱顿,桑兹著.郑永令,华宏鸣,吴子仪等译.费恩曼物理学讲义.[M].上海:上海科学技术出版社,2005,1:136-139.

[5][美]瑞斯尼克,哈里德著.郑永令等译.物理学.第一卷第一册[M].北京:科学出版社,1979:181-182.

[6][美]基特尔等著.陈秉乾等译.力学伯克利物理学教程第一卷[M].北京:科学出版社,1979:227-228.

[7]张大昌等.物理必修2[M].北京:人民教育出版社,2006,56.

[8]郭硕鸿.电动力学[M].北京:高等教育出版社,1997,227-290.

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

第十届中俄双边新工艺新材料研讨会在嘉兴举行

近日,由中国工程院、中国科学院、中国有色金属学会、俄罗斯科学院、俄罗斯联邦科学与教育部、俄罗斯科学院巴依科夫冶金材料研究院等单位联合举办的第十届中俄双边新工艺新材料研讨会组委会在浙江嘉兴召开。本届会议的主题是“材料研究和应用的新进展与新机遇”。

研讨会得到中俄两国政府有关部门的高度重视,被正式列为庆祝中俄建交60周年和中俄科技合作55周年纪念活动之一。中国科技部曹健林副部长、俄罗斯大使馆科技参赞I•甘申先生、中国有色金属学会理事长、中国有色金属工业协会会长康义先生等出席了会议并。

此次研讨会涉及有色金属、钢铁、航空、化工、医疗和建材等多个领域,主要议题包括材料科学的基础问题、航空航天材料和轻金属材料、稀有及贵金属材料、高纯材料、先进电子材料、半导体材料、生物医用材料、能源材料、无机非金属材料、纳米材料与纳米技术、材料冶金过程及与材料加工新工艺、复杂构件的激光成型技术、材料设计,复合材料等。

会议期间,中国科学院副院长李静海院士等中方专家作了14个大会报告,俄罗斯科学院V•Y•潘琴科院士等俄罗斯专家作了15个大会报告,大会报告介绍了近年来两国新工艺新材料的研究现状和最新进展,既包括了材料科学的基础理论的研究成果,也有近年来在航空材料、金属材料、核工业材料、化工材料、建筑材料等领域研发的新工艺、新材料。同时,两国专家广泛进行了接触,就双方感兴趣的问题进行了交流。浙江省科技厅和广东省科技厅还分别组织省内有关企业与俄罗斯专家进行了科技对接会议,中俄两国各研究单位和企业根据自己的研究方向和研究领域提出了今后双方合作的研究课题。

与会中俄专家一致认为,这是一次高规格的研讨会,大会论文具有较高的水平,充分展示了中俄两国近年来新工艺新材料的发展历程和最新成就。同时,研讨会的召开加深了两国材料界技术专家的友谊,促进和加强了两国材料界技术专家的合作和交流,有力地推动了两国新工艺新材料的研究和发展,并成为俄中两国材料界技术专家合作与交流的主渠道。

输变电工程论文篇8

关键词：PLC，冷却控制系统，传统控制，变压器

 

一.引言

大型变压器是电网中的核心设备，其冷却控制系统影响着变电所综合自动化系统的建设。目前，国内大型变压器采用的片散风冷冷却方式，大多数采用继电器控制机械触点的开闭驱动交流接触器线圈的模式，其控制电路的接线复杂，触点多以及自动化程度低等满足不了变电所自动化系统要求。。

可编程逻辑控制器称为PLC（ProgramLogic Controller）,是一种数字运算操作的电子系统，它采用可编程序存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式，模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。S7-200系列是西门子公司PLC家族中的小型可编程逻辑控制器，其有极高的可靠性，强大的通信能力和丰富的扩展模块，集成有高数计数器、高速输出、PID控制器和RS-485通信/编程接口，可以使用多种通信协议。最多可以扩展248点数字量I/O或35路模拟量I/O。

二.控制系统的工作原理

本文介绍的为沈阳某供电公司SF11-180000/220型变压器的冷却控制系统设计，该系统主要控制的对象为20组片散的10组风机。本系统采用两路独立电源供电，两路电源可任选一路工作或备用，当工作电源出现故障时，自动投入备用电源，而当工作电源恢复时，备用电源自动退出。控制系统在运行中发生故障时，能发出就地和远方信号。工作方式有自动、手动方式。自动方式通过就地或远程来进行PLC的启动；手动方式直接由触摸屏来启动，这样确保冷却控制系统的正常运行，在出现故障时能够在手动方式下正常运行。在手动方式下，操作人员通过控制柜面板上的按钮可进行启动、停止风机的操作；在自动工作方式下，将开关旋转到自动状态，风机通过软启动进行启动，投入工作。

三.PLC控制系统的组成

本冷却控制系统采用西门子S7－200，它是整个控制系统的核心，作为现场前置机，采集变电所的变压器负荷、油面温度的信息，与智能仪表通信，获取信息，通过继电器输出。此控制系统分为硬件系统设计和软件系统设计。

3.1硬件系统的设计

本系统电气硬件控制电路的设计，主要包括控制电路、电源变换电路、信号回路、照明和自动/手动加热辅助功能回路。控制系统的框图如图1所示。

图1

控制回路主要由PLC的CPU模块、数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块组成。其主要功能是对输入的温度和电流量进行比较，将信息输出，便于运行监控。电源变换电路中的两路独立供电电源，任一路作为工作电源时为PLC提供直流稳压电源。信号回路将PLC输出的信号传出。辅助功能回路是指控制箱内的照明和自动/手动加热功能。

3.2软件系统的设计

冷却控制系统的软件设计思想力争做到结构简单，逻辑功能清晰。由于实时性要求，设计时充分考虑电流和温度信号两重判断。PLC流程框图如图2所示。

图2

完成冷却控制系统初始化后，程序对所有输入端器件的输入量和数字量进行扫描和分析，确定转换开关在自动位上。片散风机的投/切是根据变压器的负载电流和温度综合控制的。如果变压器负载电流达到其额定电流的70%及以上时，1～10组片散风机投入；若负载电流小于额定电流的70%时，片散风机的投/切依据油温判断。如果油温上升到45℃片散风机不投入，当油温上升到规定的55℃时，1～10组片散风机投入。当油温降到55℃时，1～10组片散风机继续运行，直到油温下降到低于45℃时，片散风机退出运行。。

四.系统的功能特点

1.控制系统的性能及可靠性

传统的变压器冷却控制系统使用了大量的中间继电器，时间继电器，由于触点接触不良容易出现故障，控制冷却器工作电路的交流接触器启动频繁，触点容易烧伤。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输出有关的少量硬件元件 ，因触点不良造成的故障大为减少，与功能相同的继电器相比，具有很高的性能价格比。PLC与其他智能控制设备一起，可以实现集中管理，分散控制。

2.控制系统的安装、调试工作量

传统的冷却控制系统中大量中间继电器、时间继电器的安装、接线工作量非常大，配线时由于触点多容易出错，调试时使用AC380V电源。PLC的安装、接线很方便，用接线端子连接外部接线，减少安装、配线工时。PLC的程序调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC的发光二极管观察输出信号的状态，发现问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。

3.控制箱的体积及费用

PLC在大型变压器冷却控制系统的应用，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，S7-200系列的体积仅相当于几个继电器的大小，可将控制箱的体积缩小到原来的1/2～1/10。PLC配线少，可以省下大量的配线和附件，节省大量的费用。。

结论

PLC在大型变压器冷却控制系统中的广泛应用，表明其运行稳定、可靠，性能良好，满足生产的各项功能要求，操作更加简便，对操作员来说也更加安全可靠。为推动了变电所综合自动化系统的建设做出了贡献。

参考文献：

廖常初. S7-200PLC基础教程 北京 机械工业出版社

谢毓城. 电力变压器手册. 北京 机械工业出版社，2003年