工厂供配电技术及技能训练

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出版者:
作者:田淑珍 编
出品人:
页数:328
译者:
出版时间:2009-6
价格:34.00元
装帧:
isbn号码:9787111265436
丛书系列:
图书标签:
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  • 供配电技术
  • 电气技能
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具体描述

《工厂供配电技术及技能训练》突出了工厂供配电技术与实用的技能训练相结合,理论教学与工程实践相结合,传统的供配电技术与变电站综合自动化技术相结合,曾经普遍使用的设备和正在逐步推广的设备相结合。《工厂供配电技术及技能训练》是一本“工、学”结合的教材,内容上基本包含了工厂供配电的重点内容,同时结合了电力行业运行、设备维护和管理的实际。教材内容新颖,实用,图文并茂,便于教学和自学。

《工厂供配电技术及技能训练》主要包括电力系统及变电所简介、电力负荷和短路电流的计算、电力线路及运行维护、变电所电气设备及运行维护、电力变压器、电气主接线与倒闸操作、变电所的防雷保护及接地、继电保护、变电所二次回路和自动装置、变电所综合自动化系统。

现代工业与智能制造:数字化转型下的工厂能源管理与自动化控制 导论:新工业革命浪潮下的能源新格局 随着全球制造业向工业4.0和智能制造迈进,工厂的运营模式正在经历深刻变革。能源,作为现代工业的“血液”,其高效、安全、智能的管理已成为提升企业核心竞争力的关键要素。传统的电力系统设计和运维理念,已难以适应柔性生产、大规模数据采集和能耗精细化管理的需求。本书聚焦于在新一轮技术革命背景下,工厂供配电系统如何实现数字化、智能化升级,以支撑现代工业的复杂性和高效性。 本书并非侧重于基础的电气安装、接线规范或传统的变、配电站设备操作手册,而是将视野提升到系统集成、能效优化和高级控制策略的层面,为电气工程师、能源管理者以及工厂技术决策者提供一套面向未来的解决方案框架。 --- 第一部分:智能工厂的能源网络架构与设计 本部分详细阐述了面向未来的工厂配电网络架构,强调系统的柔性、冗余性和可扩展性,以适应生产线频繁调整和负荷动态变化的特性。 1.1 数字化配电系统的顶层设计 探讨了如何将传统的单向、被动式配电网络升级为双向、主动式、自愈合的智能电网(Smart Grid)在工厂内部的实现路径。重点分析了基于全数字仪表和基于IEC 61850标准的通信架构在工厂层面的应用潜力。这包括: 设备层面的数字化融合: 智能断路器、带通信功能的保护和计量装置(IED)在配电盘中的集成标准和数据接口规范。 网络拓扑的优化: 比较了环网、放射状网络在不同负荷密度和安全等级要求下的适用性,引入自愈合(Self-Healing)技术在配电自动化中的应用模型。 信息物理系统(CPS)在能源管理中的映射: 如何利用边缘计算能力对配电数据进行初步清洗和分析,实现实时状态监测。 1.2 新型负荷与供电质量的挑战 现代工厂引入了大量高精度、对电源质量要求极高的设备,如激光切割机、高精度数控机床、以及用于数据中心的敏感电子设备。本章深入分析了这些新型负荷对电网带来的挑战: 谐波与电磁兼容性(EMC): 深入分析了变频驱动器(VFD)、开关电源产生的谐波电流的频谱特性,以及工厂内部的电磁干扰源。讲解了主动式谐波滤波器(APF)和无源滤波器的选型、安装及维护策略,确保电源质量满足IEEE 519等国际标准。 电压暂降与瞬态过电压的防护: 探讨了先进的动态电压补偿器(DVR)和固态开关技术在应对电机启动、大功率设备切换等引起的电压波动时的性能优势。 1.3 直流配电(DC Distribution)的前瞻性应用 随着信息技术和电力电子设备在工厂中比例的增加,直流电在特定区域的供电优势日益凸显。本章评估了工厂内中压/低压交流配电系统与高压直流(HVDC)或低压直流(LVDC)微电网的融合方案: 数据中心与关键控制系统的不间断供电(UPS)集成。 LED照明系统和传感器网络的直流统一供电架构,以减少AC/DC转换损耗。 --- 第二部分:能源信息集成与高级能效管理 本部分不再局限于传统的电能计量,而是聚焦于如何通过数据驱动的方法,实现能源流的全面可视化、预测和优化控制。 2.1 能源信息采集与集成平台(EIM/EMS) 构建一个统一的能源管理平台是实现智能化的基础。本章详细介绍了构建企业级能源管理系统(EMS)所需的关键技术栈: 协议栈与数据模型: 重点介绍Modbus TCP/IP、EtherNet/IP、OPC UA等在不同自动化层级间的互操作性,以及如何构建统一的能源数据信息模型。 边缘计算与数据预处理: 在现场设备侧进行数据聚合、标准化和初步异常检测,减少云端或中央服务器的压力。 可视化与人机交互(HMI): 设计面向生产管理人员和维护人员的多维度能耗监控界面,突出“能效KPI”的实时展示。 2.2 负荷预测与优化调度 能源消耗的有效控制依赖于准确的负荷预测和灵活的调度策略。 基于AI的负荷预测模型: 应用时间序列分析(如ARIMA、LSTM神经网络)对生产计划、环境温度、季节性因素等输入变量进行处理,实现短期(小时级)和中期(日级)负荷的精准预测。 需求侧响应(DSR)策略的实施: 探讨工厂如何根据电网的实时电价信号或内部负荷峰值限制,自动调整非关键设备的运行负荷,实现削峰填谷。 能源流的平衡与优化: 针对集成了光伏发电、储能系统(BESS)的工厂,介绍最优充放电策略的制定,以最大化自发自用率并最小化电费支出。 2.3 资产健康管理(AHM)与预测性维护 将供配电设备从“被动维修”转向“预测性维护”,是提升运营可靠性的核心。 状态监测技术应用: 详细阐述了利用在线局放监测(PD)、绕组温度实时分析、以及红外热成像数据与电能质量数据的关联分析,建立设备健康指数模型。 基于风险的维护调度: 结合设备的历史运行数据和故障概率模型,制定最优的维护窗口,避免在生产高峰期进行停电检修。 --- 第三部分:安全、可靠与绿色能源集成 本部分关注供配电系统的本质安全、运行可靠性,以及面向可持续发展的绿色能源接入技术。 3.1 高级保护与系统可靠性工程 现代工厂对停电的容忍度极低,因此保护系统的设计必须更加精细和快速。 选择性保护的精细化: 深入研究了基于电流、电压、以及通信的保护(Communication-Assisted Protection)原理,确保故障隔离速度最快、影响范围最小。 短路电流的动态分析: 考虑并网发电设备(如CHP或大型储能系统)接入后对系统短路电流水平的影响,重新评估断路器开断能力的校验方法。 3.2 绿色能源的并网与微电网技术 随着企业“碳中和”目标的推进,工厂内部分布式能源(DERs)的集成度越来越高。 储能系统(BESS)的集成管理: 介绍锂离子电池储能系统的电气接口、热管理要求,以及在电能质量补偿、功率平滑、紧急备用中的作用。 虚拟同步发电机(VSG)技术: 探讨在弱电网或独立运行模式下,逆变器如何模拟传统同步发电机的惯量和阻尼特性,以保证微电网的暂态稳定。 3.3 网络安全与工业控制系统(ICS)防护 数字化带来的便利性也暴露了供配电控制系统面临的网络攻击风险。 OT/IT融合的安全边界划分: 基于“零信任”原则,设计配电自动化系统(SAS)与企业信息网络之间的物理和逻辑隔离措施。 IEC 62351标准在配电通信中的应用: 探讨对关键控制命令和运行数据的加密、认证机制,防止恶意代码注入和数据篡改,确保操作指令的真实性。 --- 结语:面向未来的电气工程师的技能图谱 本书旨在培养掌握电气工程、信息技术和控制科学交叉技能的复合型人才。成功的工厂电气系统管理者,必须从设备操作者转变为系统架构师和数据分析师,以应对复杂、动态和高度互联的现代工业能源环境。

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读后感

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如果用一个词来概括我对这本著作的感受,那就是“系统性”。它不仅仅是关于“如何连接电线”或者“如何选择开关”,而是关于“如何构建一个自洽、可扩展且可持续运行的工业电力生命体”。作者巧妙地将电气工程的几大支柱——继电保护、短路电流计算、设备热稳定性、电磁兼容性(EMC)——有机地融合在了工厂配电的宏观背景之下。举个例子,书中在讨论短路计算时,并没有孤立地给出公式,而是将其置于“故障发生后系统如何快速隔离并恢复供电”的大背景下进行讨论,从而凸显了计算准确性的工程意义。这种将知识点融入实际应用场景的教学法,极大地增强了学习的内驱力。我感觉自己不是在阅读一本技术手册,而是在参与一个完整的工程项目评审会。对于那些希望在职业生涯中更进一步,从“操作者”成长为“系统思考者”的工程师而言,这本书提供了必要的思维框架和决策工具。它教会的,是如何在多重约束(成本、时间、安全、规范)下,做出最优的工程决策。这是一本能提升思维层次的实用指南。

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作为一名资深电气工程师,我对市面上充斥着大量“水分”的技术书籍深感厌倦。但这本书,毋庸置疑,是近几年来少有的干货十足的力作。它最大的价值在于对“风险控制”和“运维优化”的深刻洞察。在介绍高压设备选型时,作者没有回避行业内的痛点,比如某些进口设备供应链的不稳定性,以及国产设备在某些关键指标上的替代性分析。这体现了作者的客观和务实。尤其是在谈到故障排查流程时,书中给出的不仅仅是教科书式的步骤,而是结合了大量现场抢修的经验总结,比如如何利用红外测温辅助判断局部过热点,如何通过暂态录波数据反推瞬时故障类型。这些经验细节,是需要多年一线工作才能积累的宝贵财富,现在被系统地整理了出来。此外,书中对“智能化”在配电系统中的应用也进行了前瞻性的探讨,比如对分布式能源接入电网的影响、微电网的运行模式等,都给出了非常扎实的分析框架。这本书的深度,足以让经验丰富的工程师从中汲取新的思路,它绝不是一本给小白入门看的简单指南,而是能帮助从业者提升专业深度的工具书。

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我一直觉得,市面上的很多技术书籍都像是把知识点堆砌在一起的百科全书,读起来枯燥乏味,而且缺乏连贯性。这本书的叙事方式完全不一样,它仿佛是以一个项目的生命周期为主线展开的。从最初的项目启动、负荷计算、系统规划,一直到后期的调试和维护,逻辑链条非常完整。最让我眼前一亮的是它对“能效管理”这部分的处理。作者没有简单地谈论节能减排,而是深入探讨了如何通过优化变压器分级、合理布置无功补偿装置来降低企业的运营成本。我记得有一段专门讲了谐波治理,它没有停留在数学模型上,而是直接对比了不同滤波方案(如无源、有源、混合型)在不同谐波污染等级下的实际投入产出比,这对于项目决策者来说太重要了。这本书的语言风格非常严谨又不失亲和力,它懂得如何在保持专业性的同时,避免让读者感到晦涩难懂。很多技术细节,比如电缆桥架的敷设规范、接地网的设计原则,都被编织在了具体的案例分析中,让你在解决实际问题的过程中自然而然地掌握了规范要求。可以说,这本书成功地架起了一座连接学术研究和工程实践的坚实桥梁。

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这本书的装帧和排版质量也值得称赞,这往往是衡量一本技术书籍是否用心制作的侧面反映。纸张的质地很好,即使用笔做了大量的标记和批注,也不会轻易洇墨。更重要的是,全书的图表设计达到了专业水准。在介绍复杂的三维布线和设备布局时,作者采用了多角度的透视图和剖视图,使得原本抽象的空间关系变得立体可感。我过去常常为理解变电站的平面布置而伤脑筋,但这本书中的示意图简直就是一张清晰的导航图。此外,它对不同电压等级(10kV、35kV甚至更高的中压系统)的设备命名和规范引用都保持了高度的一致性,这对于从事跨电压等级项目的专业人士来说,极大地减少了理解上的歧义。书中对于不同国家或地区标准的引用也处理得非常巧妙,它通常会先介绍国际通行做法,然后重点阐述在国内工程中如何进行兼容和落地。这本书的编排思路,体现了对读者学习习惯的充分尊重,阅读体验流畅而高效,让人愿意沉浸其中去探索每一个技术细节。

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这本新书简直是电气工程领域的一股清流!我最近刚接触电力系统设计,发现市面上的教材要么过于理论化,要么就是实操案例陈旧。然而,这本书的视角非常独特,它并没有仅仅停留在基础的电路理论上,而是直接将我们带入了现代工厂的实际应用场景。书中对不同类型工厂的负荷特性分析得极其透彻,比如化工厂、汽车制造厂和数据中心的用电需求差异,分析得深入浅出。我尤其欣赏作者在讲述继电保护和自动装置那一章节时的细致入微。他们不仅解释了“为什么需要”这些保护措施,更重要的是,详细拆解了各种保护定值的设定逻辑和现场校验方法,这一点在很多理论书籍中是缺失的。书中的图例清晰明了,每一个电气原理图都配有详细的注释,甚至连设备选型时需要考虑的裕度计算都给出了具体的公式和实际案例。读完前几章,我感觉自己对“安全、可靠、经济”这三个电力系统设计的核心原则有了更直观的理解,不再是空泛的口号。它更像是一位经验丰富的老工程师,手把手教你如何把图纸变成现实中稳定运行的电力系统。对于想从学校理论快速过渡到工程实践的初学者来说,这本书绝对是不可多得的宝藏。

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