Artículos sobre sistemas de suministro y distribución de energía.
Palabras clave: modelo de sistema integrado de selección y verificación de diseño
palabras fundamentales: diseño integrado, selección y verificación de tipos de equipos, construcción del modelo de sistema de energía
1. :
En el campo de la ingeniería eléctrica, la selección de equipos, el cálculo y la verificación de los sistemas eléctricos son sin duda las tareas más complejas y tediosas. La complejidad del problema radica en los requisitos de confiabilidad para la operación del sistema de energía. Todos los equipos, como los equipos de distribución de energía de alto y bajo voltaje, subestaciones, cables de transmisión y otros equipos, deben calcularse y verificarse teniendo en cuenta el funcionamiento seguro y confiable del equipo en diversas condiciones de operación y el funcionamiento confiable durante cortocircuitos. Debido a la gran cantidad de dispositivos, circuitos, sistemas y elementos de calibración, el trabajo es complejo. En la actualidad, no existe ningún software en China que simule el pensamiento de los ingenieros eléctricos para seleccionar, calibrar y calcular automáticamente, reemplazando parte del trabajo y liberando verdaderamente a los ingenieros eléctricos de tediosos cálculos y dibujos. El último logro de investigación científica de nuestra empresa: el software de diseño integrado del sistema de distribución y suministro de energía simplemente llena este vacío.
En segundo lugar, detalles:
Objetivos del diseño eléctrico
Sólo conociendo el objetivo final del diseño eléctrico podremos realizar trabajos más específicos. Para poder explicar detalladamente todo el contenido eléctrico de una subestación, normalmente necesitamos dibujar los siguientes dibujos:
1.1 Esquema eléctrico principal o esquema del sistema de alta tensión
1.2 Baja -Esquema del sistema de tensión
1.3 Diseño y sección
1.4 Vista frontal del gabinete de distribución
1.5 Lista de cables
1.6 Lista de equipos y materiales
1.7 Tabla de cálculos eléctricos
1.8 Diagrama esquemático de control secundario
1.9 Diagrama de circuito externo secundario
Entre los dibujos anteriores, los más complejos Los dibujos tienen la mayor carga de trabajo porque ocupan mucho trabajo computacional. En el pasado, también proporcionamos algunas herramientas y software de cálculo, pero la mayoría de ellos estaban dispersos y no sistemáticos, como cálculo de carga, cálculo de pérdida de voltaje, cálculo de cortocircuito, etc. La comprensión de los usuarios de todo el sistema siempre se ha estancado en tareas de bajo nivel, como modificar dibujos antiguos, calcular repetidamente, completar formularios, reemplazar equipos, eliminar, copiar, etc., lo que resulta en la incapacidad de mejorar significativamente la eficiencia laboral. Además, debido a la falta de comprensión de la estructura de todo el sistema de suministro y distribución de energía, a menudo después de ajustar el interruptor de nivel superior, el interruptor de nivel superior no cambia o se cambian las configuraciones del interruptor de nivel superior. y el cableado no se ajusta en consecuencia, lo que genera muchos dibujos inconsistentes y erróneos y problemas de ingeniería. Una gran cantidad de elementos gráficos en los dibujos antiguos son independientes y, sin * *, es difícil modificarlos con éxito a gran escala al mismo tiempo. La modificación de dibujos antiguos implica mucho trabajo repetitivo, y los comandos repetidos, como eliminar, copiar, reemplazar, escribir y mover, pueden causar fácilmente errores administrativos. En particular, los propietarios han acortado considerablemente el actual ciclo de diseño de ingeniería, y cómo mejorar la eficiencia del diseño y el dibujo se ha convertido en una cuestión clave.
La situación actual del software de cálculo de dibujos
En la actualidad, el software de diseño eléctrico doméstico proporciona principalmente funciones de dibujo para esta pieza. Un plano para dibujar gabinetes de alto y bajo voltaje. El software producido por muchos fabricantes incluye esta parte de la biblioteca. Nuestro dibujo implica principalmente insertar los mosaicos correspondientes para dibujar y luego completar el formulario de dibujo del pedido. Los cálculos son separados.
También existen algunos programas que proporcionan cálculos parciales de sistemas de alta y baja tensión, pero la mayoría de ellos son poco a poco, no para todo el sistema, ni para un determinado circuito o un determinado tipo de carga (como un motor). No se pueden calcular otros circuitos o tipos de carga, ni se pueden seleccionar con la cooperación de superiores y subordinados. Además, es imposible verificar exhaustivamente todos los parámetros técnicos de los equipos eléctricos y no existe una tabla de demanda de electricidad, que es muy diferente de la. proceso de diseño requerido por el proyecto real. Por lo tanto, en el proceso de diseño de la subestación, la mayor parte del trabajo todavía se centra en modificar dibujos antiguos y recalcular la selección. Las capacidades de diseño asistido por computadora no han mejorado mucho.
Análisis de procesos de diseño eléctrico
Regulaciones uniformes sobre la selección de modelos
Muchos institutos de diseño adoptan planes de selección de modelos en el diseño colaborativo de un proyecto, como The high -El gabinete de distribución de voltaje adopta KYN28, el gabinete de bajo voltaje adopta MNS, el disyuntor principal adopta CM1 y el cable adopta la serie VV, etc. Esta opción es la misma dentro del mismo proyecto. También se puede aplicar a su próximo proyecto.
Definición de demanda de energía
La demanda de energía proporcionada por las principales empresas upstream, como agua, calefacción y tecnología, incluye principalmente la cantidad de equipos eléctricos, el nombre del equipo, la ubicación de instalación, el voltaje nominal, nivel de carga, requisitos de diseño eléctrico, como propiedades del sitio y propiedades de carga.
Con la popularidad actual de las computadoras, muchos institutos de diseño utilizan EXCEL para extraer datos entre sí.
Distribución de carga
Determinar la ubicación de los equipos de distribución de energía (cajas de distribución, paneles, gabinetes) y asignar cada carga a los equipos de distribución de energía.
Cálculo de carga
Calcula la carga de cada equipo de distribución. Se utiliza principalmente el método del coeficiente de demanda.
Cálculo y selección del centro de distribución de energía
Los gabinetes de distribución de energía en el centro de distribución de energía (como la sala de distribución de energía en un piso determinado, el eje o la sala de distribución de energía en la sala de ordenadores) El cuadro eléctrico inferior o caja de distribución suministra energía. Elija entre estos cuadros, cajas y armarios.
Cálculo y Selección de Centro de Distribución de Energía
El centro de distribución suministra energía al centro de distribución. Se seleccionan todos los equipos del centro de distribución de energía, incluidas barras colectoras, cables de alto voltaje, gabinetes de alto voltaje, gabinetes de bajo voltaje, componentes de cajones de bajo voltaje y tomacorrientes de bajo voltaje.
Cálculo del cortocircuito
Una vez completada la selección, se obtiene la impedancia de cada componente y cable consultando la tabla, se establece el punto de cortocircuito y los tres Se calcula la corriente de cortocircuito monofásica y monofásica de cada punto de cortocircuito.
Revisar cálculos
Revisar equipos de alta y baja tensión en busca de cortocircuitos, pérdida de tensión, arranque del motor y sensibilidad. Compruebe si hay valores inapropiados y realice nuevas selecciones. hasta que pase la verificación.
Dibujar un diagrama del sistema
Dibujar un diagrama del sistema basado en el modelo del sistema.
Organiza los armarios.
Dispone los armarios según el plano de planta. y dibujar alzados y secciones.
De acuerdo con la disposición de los gabinetes, ajuste la posición y el número de cajones en el diagrama del sistema, así como las posiciones de los gabinetes entrantes y los cabezales del bus.
Biblioteca de símbolos de biblioteca de bucles y biblioteca de equipos
La solución principal de gabinetes de alto y bajo voltaje la proporciona la muestra del fabricante. Para llamar a estos esquemas en un dibujo CAD, deben organizarse en una biblioteca circular. Cada bucle consta de muchos componentes. Las características eléctricas (parámetros técnicos) de estos componentes se definen en la biblioteca del dispositivo. La biblioteca de símbolos es una leyenda que especifica la correspondencia entre estos componentes. Los tres aspectos anteriores son esenciales en el proceso de selección de imágenes.
Para poder hacer frente a muchos fabricantes y diferentes especificaciones de modelos, nuestra biblioteca de símbolos, biblioteca de equipos y biblioteca de ciclos están abiertas. Los usuarios pueden agregar nuevas series de equipos, nuevas soluciones de bucle, etc.
La biblioteca de símbolos adopta la nueva leyenda estándar nacional. La biblioteca de circuitos y la biblioteca de equipos también utilizan los modelos de gabinetes altos y bajos más populares y avanzados, especialmente las últimas "Medidas técnicas uniformes para la selección de equipos eléctricos" publicadas por los estándares de construcción de China y el "Manual de equipos eléctricos de uso común en las fábricas" publicado. por Electric Power Press El primer y segundo volumen de la edición y el suplemento del primer y segundo volumen.
En la estructura de la biblioteca de bucles, cada bucle puede configurar el modelo, la especificación, la cantidad o la corriente nominal de los componentes en el panel y controlar la potencia del motor para que pueda ingresarse exactamente de acuerdo con el contenido proporcionado. por la muestra, proporcionando "Muestras Electrónicas".
Configuración de reglas unificadas
El plan básico para la selección de equipos determinado por el líder del proyecto profesional eléctrico antes de comenzar un proyecto determinado. En este esquema básico, todos los equipos eléctricos se dividen en suministro de energía, transmisión, distribución y consumo. Los usuarios sólo necesitan hacer una selección preliminar de los dispositivos anteriores y determinar el número de serie y los parámetros relacionados del dispositivo. Se pueden seleccionar otros parámetros automáticamente.
Tabla de definición de demanda de energía
La tabla de demanda de energía es una lista de todos los equipos eléctricos utilizados en el proyecto que ingresa el propio usuario. Los usuarios deben ingresar la ubicación de instalación, el nombre y número, la capacidad del equipo, las propiedades de carga, etc. del equipo eléctrico. Puede importar datos del proceso de canalización desde EXCEL a una tabla o exportar la tabla de demanda de energía importada a EXCEL para editarla. La ubicación de instalación proporciona una buena estructura para gestionar todos los equipos y es muy intuitiva y cómoda.
Establecimiento del modelo del sistema
El propósito y objetivo final de este diseño de software es lograr el objetivo del diseño eléctrico. Es decir, dibujar dibujos que cumplan con los requisitos.
Antes de poder dibujar los planos, se debe establecer el sistema de suministro y distribución de energía. Ningún software de diseño anterior había propuesto jamás el concepto de diseño integrado.
4.1 El llamado diseño integrado se refiere al diseño eléctrico de todo el sistema de suministro y distribución de energía, incluida la selección preliminar unificada, la definición de la tabla de demanda de energía, la distribución de la carga de energía, el cálculo de la carga, el cálculo de la selección y el cortocircuito. cálculo, Una serie de procesos de diseño integrales y complejos, como los cálculos de verificación. Se puede establecer un modelo de sistema de suministro y distribución de energía, y los atributos de trabajo (operación), atributos de cortocircuito y atributos eléctricos de cada suministro de energía, transmisión y equipo eléctrico se enumeran en detalle en el modelo.
Cualquier equipo eléctrico, de distribución, transmisión y suministro de energía tiene tres atributos: atributos de trabajo, atributos de cortocircuito y atributos eléctricos.
Los atributos de trabajo se refieren a la corriente de trabajo, la capacidad del equipo, el voltaje de trabajo y el factor de potencia del dispositivo seleccionado actualmente. Las propiedades de cortocircuito se refieren a la impedancia de cortocircuito y la corriente de cortocircuito del dispositivo seleccionado actualmente. Las propiedades eléctricas son las especificaciones del modelo eléctrico y los parámetros técnicos que figuran en la placa de identificación del equipo.
El proceso de diseño integrado consiste en agregar manualmente carga de energía al gabinete de distribución. Luego calcule la carga, seleccione automáticamente las especificaciones del modelo de los componentes en el gabinete de distribución y seleccione los parámetros de cortocircuito para la verificación de cortocircuito. Si la verificación de cortocircuito falla, vuelva a seleccionar el cálculo.
4.2 Establecimiento del modelo del sistema: Para lograr la selección, verificación y diseño general de los equipos en la subestación, es necesario establecer un modelo del sistema de distribución de todo el proyecto para lograr la selección y verificación de todos equipo.
Un buen modelo de sistema es intuitivo y fácil de operar. Hazlo rápido. Esté bien organizado. Dado que la estructura de árbol del sistema eléctrico es similar a la estructura de árbol del Administrador de recursos de WINDOWS, la estructura de árbol del Administrador de recursos de WINDOWS se puede utilizar para construir un modelo e implementar un sistema de distribución de energía simple.
Las relaciones de conexión eléctrica más utilizadas en los sistemas de potencia son serie y paralelo. En última instancia, todas las redes complejas pueden verse como una combinación de conexiones en serie y en paralelo de equipos eléctricos. Como puede verse en la figura siguiente, la relación entre los nombres de los componentes de izquierda a derecha en los nodos del árbol forma un circuito en serie: sala de distribución de bajo voltaje (fuente de alimentación), cables, interruptores de carga, transformadores, barras colectoras, gabinetes de entrada. ..
Los "3 cajones de bus 2 cajones 3 cajones 4 cajones 5" conectados bajo el nodo "3 bus" son varios cajones conectados en paralelo por el bus.
El modelo de sistema establecido de esta manera tiene las características de imagen intuitiva, estructura simple y organización estricta. Puede realizar plenamente todas las funciones del diseño del sistema de subestación. El sistema de suministro y distribución de energía correspondiente a la Figura 1 se muestra en la Figura 2. Anexo 1
Anexo 2
4.3 Función del modelo del sistema El modelo del sistema se establece desde el centro de distribución de energía (sala de distribución de energía, sala de distribución de energía) en el proyecto. El modelo del sistema le permite ver intuitivamente los gráficos de la solución principal del armario de distribución. Para facilitar la selección uniforme del modelo, los requisitos de energía se pueden distribuir uniformemente. Determine la ubicación de las fuentes de energía para todos los equipos eléctricos.
4. El modelo del sistema puede calcular la carga de cada dispositivo. Estadísticas de carga total
5. Este modelo de sistema se puede utilizar para estadísticas de carga de suministro de energía y cálculos de compensación de potencia reactiva.
6. Este modelo de sistema se puede utilizar para cálculos de cortocircuito. Los cálculos de cortocircuito incluyen cálculos de cortocircuito para sistemas de capacidad infinita y sistemas de potencia activa. Cualquier modelo construido se puede calcular automáticamente. La base de datos de impedancia de cortocircuito se puede ampliar.
7. Seleccione y calcule automáticamente modelos basándose en el cálculo de carga, el cálculo de cortocircuito y el plan de selección preliminar. 8. Después de la selección y el cálculo del sistema, se realizan cálculos de verificación de parámetros, incluidos equipos de alto y bajo voltaje, líneas troncales de distribución y otros equipos, que pueden verificarse de acuerdo con los requisitos de especificación. Este modelo puede ver intuitivamente la corriente de funcionamiento actual, la corriente de cortocircuito del punto de cortocircuito y los parámetros técnicos del equipo de cualquier equipo en el sistema de distribución de energía del centro de distribución.
10. Puede generar automáticamente una serie de dibujos, como diagramas de sistemas de alto y bajo voltaje, diagramas de cableado principal, listas de equipos y materiales, listas de cables, libros de cálculo, diseños de cajones, etc. Completar todo el proceso de diseño asistido. Diagrama de flujo de implementación del software
El proceso de implementación del software es en realidad una simulación y abstracción del proceso de diseño del ingeniero eléctrico. Este proceso encarna profundamente todo el proceso de diseño eléctrico descrito en la Sección 3, simulando ideas de diseño para el diseño asistido eléctricamente. Plan general de verificación de selección de equipos (parte) Selección de equipos a presión: distribución de carga->Cálculo de carga->;Selección de barra colectora de baja tensión
Distribución de carga->;Cálculo de carga->;Según corriente normal de funcionamiento Seleccione
El contenido de la verificación es el siguiente: cálculo de caída de voltaje de arranque del motor y cálculo de pérdida de voltaje.
3. Efecto de protección contra sobrecarga
4. Selección del conductor del cable con efecto de estabilidad térmica
Cálculo de carga-> en función de la corriente de funcionamiento normal
1. Pérdida de voltaje efectiva:
2. Verifique la densidad de corriente económica:
3.
4. Selección de interruptor de bajo voltaje para protección contra sobrecarga
Cálculo de carga->Selección según funcionamiento normal: 1. Selección de corriente a nivel de bastidor 2. Selección de corriente nominal de liberación 3. De acuerdo con La configuración de protección del circuito requiere la selección de corriente nominal del disparador de retardo corto, retardo instantáneo y retardo largo.
1. Capacidad de corte límite de eficacia
2. Eficacia de la corriente de corte
3. Niveles superior e inferior de eficacia. Efecto de cooperación
5. Selección de protección contra sobrecarga del interruptor de alto voltaje
Cálculo de carga->; seleccione 1 de acuerdo con la corriente de funcionamiento normal y seleccione la corriente nominal para verificar la corriente de corte. o capacidad de ruptura. Se verifica la tensión máxima de funcionamiento, la estabilidad dinámica y la estabilidad térmica. 10 Ventajas del software de diseño integrado
1. Implementa un modelo real de sistema de suministro y distribución de energía y es un software de diseño eléctrico para todo el sistema eléctrico. A diferencia de los módulos aislados dispersos anteriores, esta ventaja es que permite a los ingenieros eléctricos comprender de forma intuitiva y clara la ubicación, función, estado de funcionamiento, estado de cortocircuito y todas las características eléctricas de cada componente eléctrico del sistema de energía.
1. Realizar cálculo de carga, cálculo de cortocircuito, cálculo de selección y cálculo de calibración. Los cuatro cálculos principales se integran en uno, lo que hace que los resultados de la selección sean más claros.
2. El diseño facilita el ajuste de carga, la sustitución de circuitos y la modificación de parámetros técnicos del equipo. Proporcionar una serie de sistemas de detección inteligentes para garantizar la corrección de la relación en cascada y la corrección de los parámetros del circuito eléctrico.
El diseño integrado facilita la gestión de salida de listas de cables y listas de equipos.
Integrated Design proporciona una biblioteca de circuitos extensible y una biblioteca de equipos, que están completamente modeladas a partir de muestras de equipos y están todas abiertas. Los usuarios pueden agregar nuevos dispositivos.
El diseño integrado proporciona a los usuarios la función de consulta más cómoda y directa. Haga clic en cualquier componente del dispositivo en el modelo del sistema para ver el voltaje, la corriente y la potencia del dispositivo. También puede ver la impedancia y la corriente de cortocircuito en este punto, e incluso consultar la corriente de cortocircuito en otros puntos.
La interfaz de diseño integrada adopta la interfaz del administrador de recursos y cualquiera que entienda Windows puede construir un modelo de sistema. No es necesario aumentar el tiempo de estudio. El funcionamiento es similar al administrador de recursos y es extremadamente fácil de usar.
El diseño integrado proporciona muchos métodos comúnmente utilizados para la selección, verificación y cálculo de equipos de suministro y distribución de energía. Los usuarios pueden usar un método determinado para verificar o pueden usar todos los métodos para verificar según sea necesario. Muy flexible.
Integrated Design es un software de diseño eléctrico CAD para equipos eléctricos. A diferencia de antes, no requiere dibujar un pequeño bloque y copiar y pegar. Los ingenieros eléctricos solo consideran el contenido del diseño eléctrico. No es necesario considerar otros comandos y operaciones relacionados con el dibujo y ninguna línea primitiva. Este es un verdadero sistema experto en diseño eléctrico.
El diseño integrado hace referencia íntegramente a la última versión de especificaciones eléctricas, manuales de diseño, medidas técnicas unificadas y disposiciones de obligado cumplimiento, así como a la última versión de manuales de equipos eléctricos. Manténgase al día.
Tres. Conclusión
El cálculo de carga, cálculo de cortocircuito, cálculo de selección y verificación de la subestación son uno de los contenidos más complejos en el diseño eléctrico. Utilizamos software CAM/CAD para diseñar e implementar este sistema experto. Este es el primer intento en la industria del diseño eléctrico y tiene una importancia histórica importante y un amplio valor práctico. Esto significa que el CAD de diseño eléctrico doméstico romperá con la tendencia original de volver a dibujar y descuidar el diseño auxiliar, y dará un paso gratificante hacia un sistema experto en diseño eléctrico más inteligente.
Bibliografía:
"Manual de diseño de distribución de energía industrial y civil", segunda edición, editada por China Aviation Industry Planning and Design Institute, Water Conservancy and Electric Power Press.
"Álbum de ejemplos de diseño eléctrico arquitectónico", compilado por el Comité de Diseño de la Sociedad de Iluminación de Beijing, publicado por China Construction Industry Press.
"Manual de equipos eléctricos de uso común en las fábricas" compilado por el Quinto Instituto de Diseño del Ministerio de Artillería, China Electric Power Press.
Red de información de energía eléctrica de Hunan "Manual de diseño eléctrico de edificios civiles" Prensa de la industria de la construcción de China
"Código de diseño de distribución de bajo voltaje" (GB50054-95) Prensa de planificación de China.
"Código para el diseño del sistema de distribución y suministro de energía" GB50052-95 China Planning Press
"Código para el diseño eléctrico de edificios civiles" JGJ-T16-92 China Planning Press