穩(wěn)壓電路范文

時(shí)間:2023-04-02 02:00:31

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穩(wěn)壓電路

篇1

工作原理

1.磁飽和電抗器控制電流型高壓穩(wěn)壓電路

以松下(畫王)TC-33V30H彩電(圖1)為例介紹該高壓穩(wěn)壓電路。由圖1可知:行輸出管Q551集電極供電是由140V經(jīng)R561、易磁飽和電抗器L1514次級(jí)、行輸出變壓器初級(jí)9、10繞組提供的。當(dāng)圖像畫面為亮景時(shí),顯像管中的電子束流增大,陽極高壓勢(shì)必降低,反映在行輸出變壓器次級(jí)高壓繞組末端的11腳的電壓必降低,也就使加在運(yùn)算放大器IC1501(BA15218N)3腳(同相輸入端)的電壓降低,經(jīng)放大后其1腳的輸出電壓降低,也就使經(jīng)R1531加至運(yùn)算放大器IC1502(BA15218N)3腳(同相輸入端)的電壓降低,經(jīng)放大后1腳輸出電壓下降,即加在IC1502另一放大器6腳(反相輸入端)電壓降低,經(jīng)放大后7腳輸出電壓上升,即經(jīng)R1514加至Q1501 b極電壓上升,Q1501導(dǎo)通增加,使流過電抗器L1514初級(jí)線圈的電流增大,于是L1514的電感量下降,次級(jí)繞組阻抗下降,導(dǎo)致流過次級(jí)繞組,也就是流過行輸出變壓器初級(jí)繞組的電流增大,以增加激勵(lì),以使高壓升高,反之亦然。這樣,由于高壓趨于自動(dòng)穩(wěn)定,圖像尺寸也趨于自動(dòng)穩(wěn)定。圖中R1512是Q1501工作點(diǎn)調(diào)整電阻,即L1514起控點(diǎn)高低的調(diào)整。另外Q1503、Q1504是用以穩(wěn)定光柵尺寸的。當(dāng)畫面為亮景(即高壓下降)時(shí),由上述分析可知7腳輸出電壓是上升的,顯然Q1503導(dǎo)通增加,c極電壓下降,即Q1504b極電壓下降,Q1504導(dǎo)通減弱,其e極電壓升高,使得經(jīng)R1522送至枕形校正電路輸出級(jí)PNP管b極的電平升高,使輸出管導(dǎo)通電阻增大,導(dǎo)致流過行偏轉(zhuǎn)線圈的電流減小,使光柵水平尺寸不至于擴(kuò)大(這部分電路未畫出,詳細(xì)原理從略),反之亦然。

2.逆程電容容量控制型高壓穩(wěn)壓電路

圖2所示夏普29N42型彩電高壓穩(wěn)定電路屬逆程電容容量控制型高壓穩(wěn)壓電路。它主要由運(yùn)算放大器IC602(LM358P)和控制管Q612等組成。其原理是:當(dāng)圖像較亮?xí)r,電子束流較大行輸出變壓器高壓繞組下端(8腳)電壓降低經(jīng)R694、R652后使R653右端(圖中A點(diǎn))電壓降低運(yùn)放IC602的3腳(同相輸入端)電壓降低同相放大后1腳輸出電壓降低控制管Q612b極電位下降導(dǎo)通減弱等效電阻增大C634、C635串聯(lián)構(gòu)成的行逆程電容的總?cè)萘繙p小行逆程脈沖幅度增大對(duì)高壓起到提升作用,使光柵幅度不至于擴(kuò)大。當(dāng)圖像亮度變暗時(shí),控制過程與上述相反,使等效行逆程電容容量增大行逆程脈沖幅度減小對(duì)高壓起到降低作用,使光柵幅度不至于縮小。在圖2 中C646、R647、C668構(gòu)成π型濾波電路,以濾除IC602的1腳輸出的交流成份,使控制管Q612的導(dǎo)通程度能得到平穩(wěn)控制,R648、TH601(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻)以及R697、R696、D635等構(gòu)成直流負(fù)反饋電路,以穩(wěn)定運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)。

3.行偏轉(zhuǎn)線圈電流控制型高壓穩(wěn)定電路

康佳T3888N彩電高壓穩(wěn)定電路屬行偏轉(zhuǎn)線圈電流控制型,如圖3所示。它是以幾何失真校正集成電路N302(TA8859)為核心的電路構(gòu)成的。TA8859具有水平、垂直幅度自動(dòng)調(diào)整,光柵各種失真(梯形、枕形、弓形、平行四邊形)的自動(dòng)校正、穩(wěn)定高壓等功能。下面僅對(duì)水平幅度的自動(dòng)調(diào)整作一簡(jiǎn)要介紹:N302 1腳為取樣電壓輸入端,該端輸入的取樣電壓與IC內(nèi)部的水平幅度調(diào)整電路的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較,比較后的誤差電壓與經(jīng)校正的場(chǎng)頻拋物波復(fù)合后又經(jīng)總線控制得到校準(zhǔn)后的場(chǎng)頻拋物波,然后加至4腳內(nèi)部放大器的反相輸入端,同時(shí)來自水平枕校電路的交直流反饋信號(hào)也從4腳輸入到內(nèi)部放大器的同相輸入端,經(jīng)運(yùn)算放大后的場(chǎng)頻拋物波從N302 2腳輸出,去自動(dòng)調(diào)整光柵水平幅度大小。當(dāng)圖像畫面變亮?xí)r,束電流變大,行輸出變壓器11腳電壓會(huì)瞬時(shí)變低,即N302 1腳輸入的取樣電壓變低,該電壓經(jīng)水平幅度調(diào)整電路比較調(diào)整后會(huì)使2腳輸出的場(chǎng)頻拋物波中的直流電平分量變高(大家知道:場(chǎng)頻拋物波中的直流電平大小主要是控制行偏轉(zhuǎn)電流的幅度,即光柵的水平幅度,拋物波形的凸凹量大小是用以調(diào)整水平枕形失真的校正量),于是控制管V03導(dǎo)通增加,c極電壓下降V02 b極電壓下降,導(dǎo)通減弱由于V02 e極接的是負(fù)電壓V01 b極電壓相對(duì)升高V01導(dǎo)通減弱V01c 、e極等效電阻增加,使得行偏轉(zhuǎn)線圈支路對(duì)地總的等效阻抗變大流過行偏轉(zhuǎn)線圈的鋸齒波電流幅度減小使光柵行幅不至于擴(kuò)大。另外,由于V01導(dǎo)通電阻的增大,相當(dāng)于減小了行輸出管的負(fù)荷,使行管輸出電流減小,行逆程脈沖幅度得以提升,高壓升高,從而基本保持高壓穩(wěn)定。反之,當(dāng)圖像畫面變暗時(shí),過程與上述正好相反,在此不再重復(fù),讀者自行分析。實(shí)際上,行輸出變壓器的高壓繞組末端還接有ABL電路,在ABL電路的自動(dòng)控制下,熒屏亮度的變化也不是十分顯著,再加之光柵水平幅度的自動(dòng)控制,顯像管的陽極高壓基本穩(wěn)定不變。

故障檢修

由上面的原理分析大家可以看出,高壓穩(wěn)定電路是一個(gè)閉合控制環(huán)路,其取樣輸入點(diǎn)通常在行輸出變壓器的高壓繞組的末端(也是ABL電路的取樣點(diǎn)),然后經(jīng)放大控制電路,最后通過控制行輸出變壓器初級(jí)的激勵(lì)電流或控制行逆程電容的大小或控制行偏轉(zhuǎn)線圈中流過的鋸齒波電流大小來使取樣輸入點(diǎn)電壓恢復(fù)到正常值,從而達(dá)到高壓穩(wěn)定之目的。上述的控制過程所用時(shí)間很短,通常只有幾十微秒,所以觀看者根本看不出來高壓瞬間變化而引起的光柵幅度的變化。從維修實(shí)踐來看,高壓穩(wěn)定電路發(fā)生問題引起彩電的故障根據(jù)電路形式或損壞的情況不同,除引發(fā)光柵的縮脹外(注:高壓變化引起的光柵縮脹與+B電壓不穩(wěn),即開關(guān)電源內(nèi)阻變大所引起的光柵縮脹現(xiàn)象正好相反,高壓變化引起的光柵縮脹現(xiàn)象是:亮畫面時(shí)因高壓下降光柵水平幅度變大,暗畫面時(shí)高壓升高,畫面縮小。而開關(guān)電源內(nèi)阻變大引發(fā)的現(xiàn)象是:亮畫面時(shí)光柵水平幅度變小。反之,暗畫面時(shí)光柵水平幅度應(yīng)變大),有的則會(huì)引起光柵行幅一直很大,有的甚至引起彩電黑屏(保護(hù)電路動(dòng)作)。所以檢修高壓穩(wěn)定電路必須從故障現(xiàn)象入手,將懷疑的高壓穩(wěn)定電路從主電路中部分或整個(gè)徹底斷開,從而判斷故障是否由高壓穩(wěn)定電路損壞所為。從維修實(shí)踐得知,如果高壓穩(wěn)定電路的末級(jí)發(fā)生的是短路性損壞,多數(shù)是引發(fā)光柵行幅一直很大或保護(hù)電路動(dòng)作(黑屏)故障,而其余部份發(fā)生故障一般只會(huì)引起光柵的縮脹故障,因此,如果彩電發(fā)生亮畫面光柵擴(kuò)大,暗畫面時(shí)光柵縮小的故障,直接檢修高壓穩(wěn)定電路即可,如果發(fā)生了光柵行幅一直很大或黑屏故障,那么為了確定該故障是否由高壓穩(wěn)定電路故障引起,可斷開高壓穩(wěn)定電路輸出級(jí),如果故障現(xiàn)象消失,就說明是高壓穩(wěn)定電路輸出級(jí)損壞所致,從而給檢修工作指明了方向。然后再通過測(cè)試電路相關(guān)元件,逐步縮小范圍,直至找出故障點(diǎn)。請(qǐng)看下面檢修實(shí)例:

[例1]故障現(xiàn)象一臺(tái)松下TC-33V30H彩電出現(xiàn)圖像內(nèi)容為亮畫面時(shí),光柵幅度基本正常,但圖像內(nèi)容為暗畫面(夜景)時(shí),光柵幅度縮小,屏幕四周有約1cm的黑邊故障。

分析與檢修 顯然,這是高壓穩(wěn)定電路出現(xiàn)故障所致的光柵縮脹現(xiàn)象,該機(jī)的高壓穩(wěn)定電路見圖1。首先斷開取樣輸入電阻R1501,故障現(xiàn)象絲毫不變,表明的確是高壓穩(wěn)定電路未起作用。接下來將R1501復(fù)原,調(diào)整取樣電阻R1551,發(fā)現(xiàn)光柵水平幅度的確有所變化(后來檢修發(fā)現(xiàn),實(shí)際上這是Q1503、Q1504送至水平枕校電路的直流電平引起行偏轉(zhuǎn)線圈的電流發(fā)生變化所致)。由此說明,高壓穩(wěn)定電路中的放大部分正常,問題可能在輸出級(jí)。經(jīng)查,易磁飽和電抗器L1514繞組沒有斷路現(xiàn)象,輸出管Q1501c極為12V電壓(正常應(yīng)為8.4V),顯然未工作,測(cè)b極有4.4V電壓(正常為4.3V),但焊下Q1501檢查,卻正常。接下來準(zhǔn)備測(cè)e極負(fù)反饋電阻R1517(56Ω)時(shí),發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)有一圈明顯裂紋,經(jīng)補(bǔ)焊后試機(jī),故障排除。

[例2]故障現(xiàn)象一臺(tái)夏普29N42彩電,出現(xiàn)行幅嚴(yán)重?cái)U(kuò)大、光柵亮度明顯降低的故障現(xiàn)象。經(jīng)開蓋檢查,發(fā)現(xiàn)行輸出管發(fā)熱嚴(yán)重。

分析與檢修 由現(xiàn)象分析,這有兩種可能:一是行輸出變壓器短路;二是行逆程電容嚴(yán)重漏電或高壓穩(wěn)定電路輸出級(jí)出現(xiàn)短路故障。該機(jī)的高壓穩(wěn)定電路見圖2 。經(jīng)測(cè)+B120V電壓基本正常,且行輸出變壓器線包不是很熱,故行輸出變壓器短路的可能性不大。經(jīng)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)下置行逆程電容C635兩端電壓幾乎為零,懷疑它已擊穿損壞,但經(jīng)查卻正常。再在路查C635兩端正、反向電阻,發(fā)現(xiàn)均只有幾百歐,故高壓穩(wěn)定電路輸出管Q612損壞的可能性最大。經(jīng)查Q612果然損壞。除此之外,還發(fā)現(xiàn)C668、IC602等元件也擊穿。更換上述元件后,故障排除。

[例3]故障現(xiàn)象 一臺(tái)康佳T3888N彩電,開機(jī)時(shí)有正常伴音,但光柵還未出現(xiàn),機(jī)器就自動(dòng)關(guān)機(jī),聲音也沒有,只有指示燈亮。

分析與檢修

由現(xiàn)象分析,這極有可能是機(jī)器出現(xiàn)過壓、過流故障而引發(fā)的機(jī)器保護(hù)現(xiàn)象。首先斷開開關(guān)電源的+B輸出,用假負(fù)載試機(jī),發(fā)現(xiàn)開機(jī)后+B輸出正常。據(jù)此說明開關(guān)電源本身沒有故障,且輸出沒有過壓,問題極有可能是過流或第二陽極高壓過壓而引起彩電保護(hù)電路動(dòng)作。隨后斷開行輸出管+B(125V)供電端(即行輸出變壓器2腳的連線),串入一只1A量程的電流表,試機(jī),發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)為0.8A,且還在增大,隨后由于自動(dòng)關(guān)機(jī),電流表讀數(shù)為零。顯然這是機(jī)器過流而引起的保護(hù)。為了確定是否因高壓穩(wěn)定(水平枕校)電路發(fā)生故障所導(dǎo)致,試斷開LD02后試機(jī),機(jī)器不再保護(hù),且出現(xiàn)帶枕形失真的光柵。據(jù)此,說明故障的確是由高壓穩(wěn)定(水平枕校)電路發(fā)生故障所致。經(jīng)對(duì)該電路元件作仔細(xì)檢查,果然發(fā)現(xiàn)其輸出管V01(2SB688)軟擊穿,更換后試機(jī),故障不再出現(xiàn)。

篇2

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)圖論;節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣;穩(wěn)壓電路;串聯(lián)反饋

中圖分類號(hào):TM13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004373X(2008)0516504

Research on Analysis of Transistor Constant-voltage Circuit Based on Feedback in Series

LI Rong,WANG Xiaohong

(Shaanxi Polytechnic Institute,Xianyang,712000,China)

Abstract:In this paper,based on the view point of network graph theory,we build the mathematics model of linear network which contains controlled devices.Then,the explicit function descriptive relationships of the electric parameter which belong to the whole network are given out.Using the parameter separating out method,we resolve the problems of the electronic circuit model.As a result,we make the network analysis systematically and build the foundation for the computer analyzing and designing.According to the characteristics of electronic circuits,a node-matrix analytical method is used to deduce the analytic equations.These equations are used to computing the constant-voltage coefficient,the output resistance of the constant-voltage source.Furthermore,we analyze the performance alternation of the constant-voltage source caused by the changes of circuits′ parameters and structure qualitatively and quantitatively.

Keywords:network graph theory;node matrix;constant-voltage circuit;feedback in series

1 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路的計(jì)算模型

串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路中含有的元器件種類繁多,把他作為我們研究問題的對(duì)象, 使得研究結(jié)果具有普遍性。串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路如圖1所示。圖中,[AKU?]i為電網(wǎng)電壓經(jīng)變壓、整流、濾波后的輸出電壓值;VT1為調(diào)整管,VT2為放大管,VD為穩(wěn)壓管, 內(nèi)阻為r。假設(shè),VT1的參數(shù)為rbe1,β1;VT2的參數(shù)為rbe2,β2。

根據(jù)電路圖可知電路有5個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn),輸入為節(jié)點(diǎn)1,輸出為節(jié)點(diǎn)5,其余節(jié)點(diǎn)按順序標(biāo)于圖中。

根據(jù)放大電路導(dǎo)納矩陣的建立方法,可以對(duì)此電路建立計(jì)算模型。

(1) 首先去掉晶體管VT1和VT2,寫出剩余部分電路的導(dǎo)納矩陣。

此導(dǎo)納矩陣即是用來描述串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于穩(wěn)壓電源而言,我們所關(guān)心的是穩(wěn)壓電源的輸出電壓是否恒定、輸出電阻是否很小、穩(wěn)壓系數(shù)是否很小。有了穩(wěn)壓電源的數(shù)學(xué)模型,下一步的問題就是如何對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。

2 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路性能指標(biāo)的求解

2.1 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路性能指標(biāo)的求解

對(duì)于直流穩(wěn)壓電路來說,可以假設(shè)有兩個(gè)外加恒流源電流,分別記為[AKI?]│1和[AKI?]│n,方向以從外節(jié)點(diǎn)流入為正。這樣整個(gè)電路的方程組包括反映信號(hào)源和負(fù)載的方程各一個(gè)。由于對(duì)外只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn),可以用兩個(gè)方程來描述,再考慮外加恒流源和支路電流關(guān)系的兩個(gè)方程,總共6個(gè)方程來描述。利用直流穩(wěn)壓電源的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣,可以得到端口方程:

式中,Δ為穩(wěn)壓電路節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的行列式;Δ11為此導(dǎo)納矩陣中位于第1行第1列的元素所對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式;Δn1為此導(dǎo)納矩陣中位于第n行第1列的元素所對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式;Δ1n為此導(dǎo)納矩陣中位于第1行第n列的元素所對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式;Δnn為此導(dǎo)納矩陣中位于第n行第n列的元素所對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式。

由圖1可知[AKI?]│1=[AKI?]1,[AKI?]│5=[AKI?]5,并代入式(6),得:

式(11)和式(13)就是描述穩(wěn)壓電路質(zhì)量指標(biāo)的解析式,從而作為求解穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)的依據(jù)。對(duì)于直流穩(wěn)壓電源來說,只要建立形如式(3)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣,并計(jì)算出他的行列式以及相應(yīng)的代數(shù)余子式Δ,Δ11,Δ15,Δ55,Δ11,55,代入式(11)或式(12)以及式(13)或式(14),就可以求出穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)及輸出電阻。

3 參數(shù)變化和電路結(jié)構(gòu)的改變對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的影響

用以衡量穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓特性的指標(biāo)是質(zhì)量指標(biāo)。在電子線路中常用的質(zhì)量指標(biāo)有穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻和紋波電壓等。對(duì)于穩(wěn)壓電源來說,穩(wěn)壓電源的輸出電壓越穩(wěn)定、輸出電阻越小、穩(wěn)壓系數(shù)越低,穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓效果就越好。通過對(duì)穩(wěn)壓電源的分析,根據(jù)不同的需要可以采用不同的方法來改變相應(yīng)的質(zhì)量指標(biāo)。下面針對(duì)幾種不同的方法給出相應(yīng)性能指標(biāo)的解析式。

3.1 參數(shù)變化對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的影響

造成電路參數(shù)變化的原因大致有兩種:第一種是自然條件發(fā)生變化引起的。常見的有環(huán)境溫度的變化,會(huì)造成晶體管輸入電阻rbe、電流放大系數(shù)β等發(fā)生變化,勢(shì)必會(huì)造成晶體管節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中的元素值發(fā)生變化;第二種是人為因素造成的,比如改變電阻值,更換晶體管等,也會(huì)改變晶體管節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中相應(yīng)的元素值。這兩種情況,僅僅是改變了放大電路導(dǎo)納矩陣中的某些元素的值,并不會(huì)改變放大電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)。在分析參數(shù)變化對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的影響時(shí),可以采用相關(guān)的解析式求得相應(yīng)的數(shù)值和參量變化后性能指標(biāo)的相對(duì)變化率。

在此以更換調(diào)整管為例,說明其對(duì)穩(wěn)壓電源的性能的影響。為了提高穩(wěn)壓電源的輸出電流,我們可以采用大功率的晶體管作為穩(wěn)壓電源的調(diào)整管。此時(shí)電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)不發(fā)生變化,放大電路的附加矩陣[WTHX]Y[WTBX]δ就是調(diào)整管的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣[WTHX]Y[WTBX]VT1,既有:

式(15)中的行號(hào)、列號(hào)b,c,e應(yīng)分別與晶體管的基極、集電極和發(fā)射極在穩(wěn)壓電源中的實(shí)際編號(hào)相對(duì)應(yīng)。對(duì)于┩1所示的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源來說,b,c,e分別對(duì)應(yīng)于節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)50,在式(15)中,他的二階及二階以上的高階子式的行列式都為零,只有6個(gè)一階子式為非零值,可以找到由[WTHX]Y[WTBX]δ造成的相應(yīng)代數(shù)余子式的增量值:

到第e行上,然后去掉第b行第b列構(gòu)成的累加代數(shù)余子式;Δij,(c+e)(b+e)為在[WTHX]Y[WTBX]矩陣中去掉第i行第j列,把第c行加到第e行上,把第b列加到第e列上,然后去掉第c行第b列構(gòu)成的累加代數(shù)余子式。

有了式(16),可以得到更換晶體管之后對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)造成的影響:

(1) 穩(wěn)壓系數(shù)

3.2 電路結(jié)構(gòu)的改變對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的影響

為了改善電子電路的性能,可能需要添加一條支路,或者把原有的某條支路改變接點(diǎn)的位置,或者插入某個(gè)環(huán)節(jié),或者將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)短路等,這都使得電路結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變化。這種變化不僅改變了導(dǎo)納矩陣中元素的位置,甚至?xí)U(kuò)大或縮小導(dǎo)納矩陣的階數(shù)。為了方便分析問題,假設(shè)放大電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)不變,從而研究電路結(jié)構(gòu)發(fā)生某種變化對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)產(chǎn)生的影響。

3.2.1 在不同節(jié)點(diǎn)處加接電容對(duì)紋波系數(shù)的影響

對(duì)于圖1所示的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路,為了減小紋波系數(shù),常采用對(duì)地跨接一個(gè)大電容的方法來實(shí)現(xiàn)。至于這個(gè)電容的容值有多大,接在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上,我們要經(jīng)過理論計(jì)算和實(shí)際物理實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證并得到確定。下面針對(duì)此電路,求解在不同的節(jié)點(diǎn)處跨接相同電容的情況下的紋波系數(shù)的解析式。

(1) 在i=2,k=0處跨接電容C1,此時(shí)附加矩陣為:

參考文獻(xiàn)

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[6]鄧漢馨,鄭家龍.模擬電子技術(shù)基本教程[M].北京:高等教育出版社,1988.

作者簡(jiǎn)介

李 戎 女,1960年出生,陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授,碩士。

篇3

高壓輸電線路的耐雷水平與絕緣水平成正比,保證高壓輸電線路有足夠的絕緣水平,加強(qiáng)檢測(cè)零值絕緣子,是提高線路耐雷水平的主要手段。在設(shè)計(jì)高壓輸電線路時(shí),要比較各種絕緣子的絕緣水平,保證其絕緣性能和今后的運(yùn)行方便。其中合成絕緣子在電力工程輸電線路設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用,因?yàn)楹铣山^緣子具有絕緣效果好、抗老化性能好、機(jī)械性能優(yōu)秀、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗污閃性能好、運(yùn)行效率高、耐電蝕性優(yōu)異、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

二、設(shè)計(jì)防雷保護(hù)

防雷技術(shù)是否完善能夠關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)能否正常運(yùn)行,是電力系統(tǒng)維護(hù)的重要部分。我們需要實(shí)施防雷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),針對(duì)不同的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu),解決雷電打擊的問題。防雷保護(hù)需要把握好不同裝置之間的搭配運(yùn)行,借助于各類防雷裝置引進(jìn)防雷技術(shù),并且工作人員需要借助于不同的施工技術(shù)維護(hù)高壓輸電線路。①屏蔽保護(hù)。借助于計(jì)算機(jī)裝置性能,在設(shè)計(jì)保護(hù)方案時(shí)做好各方面的檢測(cè)處理,重點(diǎn)屏蔽外來的干擾信息,保護(hù)電力系統(tǒng)設(shè)備。②設(shè)備保護(hù)。防雷保護(hù)需要依賴各種相關(guān)的設(shè)備,特別是計(jì)算機(jī)裝置。所以需要電力系統(tǒng)工作人員每隔半個(gè)月左右需要對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行全面的檢修,工作人員需要及時(shí)處理裝置出現(xiàn)的問題,如果不能維修好及時(shí)更換裝置,保持裝置的可用性,增強(qiáng)防雷效果。③接地保護(hù)。接地就是通過接地裝置將設(shè)備的某一部分通過與土地連接,是世界上最古老的安全保護(hù)措施,接地裝置可以把高壓輸電線路上的強(qiáng)電壓、強(qiáng)電流引入地下,達(dá)到防雷保護(hù)。

三、選擇合適的橫擔(dān)

選擇橫擔(dān)非常重要,一般要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體條件分別考慮導(dǎo)線的粗細(xì)、導(dǎo)線的根數(shù)、檔距的大小。選擇的導(dǎo)線的過粗、導(dǎo)線的根數(shù)過多、檔距太大,就會(huì)浪費(fèi)材料;選擇的導(dǎo)線的過細(xì)、導(dǎo)線的根數(shù)過少、檔距的太小,不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),會(huì)有潛在的隱患。通常在單相線路習(xí)慣用∠50×5×500或∠50×5×800型橫擔(dān),在三相四線制線路中選擇∠50×5×1500型橫擔(dān),在選擇橫擔(dān)時(shí),既要考慮檔距和導(dǎo)線截面,還要考慮氣候條件和架設(shè)導(dǎo)線的根數(shù)等因素。一般氣候條件正常的情況下,檔距在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),導(dǎo)線在50mm2以下,應(yīng)該選擇∠50×5×500,∠50×5×800或∠50×5×1500型號(hào)的橫擔(dān)。如果檔距過大或者導(dǎo)線截面在50mm2及以上,惡劣的氣候之下,應(yīng)該選用∠63×6型橫擔(dān)。

四、輸電線路的智能化設(shè)計(jì)

將現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同物理電網(wǎng)結(jié)合起來,形成新型智能化的高壓輸電線路。為了高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和高效性,高壓輸電線路必須實(shí)現(xiàn)智能化的高壓電網(wǎng)。智能高壓電網(wǎng)具有:經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定、兼容、可靠、高效等優(yōu)點(diǎn),主要強(qiáng)調(diào)讓電網(wǎng)具有自我恢復(fù)和自我預(yù)防的自愈功能,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障隱患,快速進(jìn)行自我恢復(fù)或者隔離故障,掌握電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),避免事故的發(fā)生。

五、結(jié)語

篇4

由汽車電氣系統(tǒng)供電的電路必須在惡劣的環(huán)境中工作。瞬態(tài)電壓包括隨機(jī)瞬態(tài)電壓和周期性瞬態(tài)電壓。周期性瞬態(tài)電壓—如開動(dòng)引擎—可以產(chǎn)生幾百伏的電壓,但是,對(duì)汽車電子最嚴(yán)重的瞬時(shí)現(xiàn)象卻來自負(fù)載突降(Load-dump)。

當(dāng)交流發(fā)電機(jī)向負(fù)載提供充電電流時(shí),電池的快速斷開所引起的能量突然釋放就是負(fù)載突降。此外,由于使用了串聯(lián)堆疊的電池,汽車發(fā)動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生過壓條件。其它的瞬時(shí)現(xiàn)象是點(diǎn)火系統(tǒng)噪聲、繼點(diǎn)器打開及閉合以及一次性事件如保險(xiǎn)絲熔斷。

幸運(yùn)的是,大多數(shù)劇烈的高能瞬態(tài)電壓或電流都可以由干擾抑制器處理;典型情況下,都位于對(duì)源具有高阻抗路徑的關(guān)鍵(且昂貴)元器件附近。汽車的干擾抑制器必須能夠承受峰值功耗超過1,500W的重復(fù)性負(fù)載突降并把電池軌的漂移限制為小于±40V。

附加的保護(hù)電路通常需要進(jìn)一步調(diào)整電壓軌。反極性二極管與電池軌上的附加負(fù)載電路串聯(lián),可以有效地抑制負(fù)電壓尖峰。設(shè)計(jì)工程師是否能把瞬態(tài)電壓箝制在40V以下取決于接收該電壓的電路。從該電壓接收電源的DC/DC調(diào)整器必須能夠承受至少40V的電壓,以防止功率元器件和控制電路的過壓。如果不犧牲有益的功能,如滿足設(shè)計(jì)規(guī)范目標(biāo)所必需的同步操作,大多數(shù)現(xiàn)代脈寬調(diào)制(PWM)控制器不能承受超過40V的電壓。

對(duì)于通常小于0.1A的輕載電流,唯一有效的辦法是采用限流電阻和箝位齊納二極管,以保持串聯(lián)電阻的損耗不過大。下圖描繪的電路提供了一種把輸入電壓箝制到需要的最大電壓的方法,與此同時(shí),仍然保持大電流傳輸能力并最小化“典型的”非瞬態(tài)操作期間的損耗。

在電路的設(shè)計(jì)中,由齊納二極管D2把輸出電壓限制在27V。輸出電壓打算以30V的絕對(duì)最大額定電壓為DC/DC轉(zhuǎn)換器供電。對(duì)于12V的穩(wěn)態(tài)輸入,三極管Q2處于“關(guān)”態(tài),而電阻R3把p溝道FETQ1的柵極拉到地電平,從而打開Q1。

對(duì)大于約3V的輸入電壓,Q1開始傳導(dǎo)電流;并在4.5V被完全增強(qiáng)。Q1兩端的電壓降相當(dāng)?shù)?,并由其Rds-on額定值和輸出負(fù)載電流來確定。例如,當(dāng)輸入為14V、負(fù)載電流為3A時(shí),Q1兩端的電壓降僅僅為0.16V。對(duì)于高的輸入電壓,二極管D1防止FETQ1超過最大的20V柵-源門限電壓。對(duì)于輸入電壓沒有超過20V的設(shè)計(jì),D1是不需要的。

隨著輸入電壓的上升,輸出將跟隨輸入電壓的變化,直到達(dá)到齊納二極管D2的擊穿電壓并傳導(dǎo)電流。在這一點(diǎn),輸出電壓被箝位到齊納二極管D2、R4和R6這三個(gè)元器件的端電壓的總和。R4和R6兩端電壓的總和大約僅僅為0.6V。

三極管Q3被配置為一個(gè)射極跟隨器,因而電流增益大約為1。由于集電極電流流過Q3,它為Q2提供偏置,從而開始減少FETQ1的柵源電壓。輸出電壓被保持在27.6V,因?yàn)镕ETQ1降低了跨越在它兩端的額外輸入-輸出電壓,擔(dān)當(dāng)著線性調(diào)整器的作用。隨著輸入電壓增加,輸出不會(huì)增加,因?yàn)轭~外電流流過齊納二極管D2并迫使Q2降低Q1柵源驅(qū)動(dòng)電壓。這種閉環(huán)反饋防止輸出電壓的變化。

該電壓箝制電路把輸出電壓限制為27V

系統(tǒng)穩(wěn)定性

由于采用負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng),穩(wěn)定性對(duì)于可預(yù)測(cè)和可靠的工作是至關(guān)重要的。閉環(huán)增益和相位裕量決定系統(tǒng)對(duì)外部擾動(dòng)作出響應(yīng)的良好程度,如輸入電壓的變化。

三極管Q3被有意配置為單位增益,為的是不在反饋路徑引入額外的增益。三極管Q2提供等于其測(cè)試版的電流增益,典型值在50到200之間。FETQ1也提供一個(gè)等于輸出負(fù)載電阻乘以跨導(dǎo)的增益,該增益的數(shù)量級(jí)也是200??偟拈]環(huán)直流增益是這兩個(gè)增益項(xiàng)的乘積,其數(shù)值相當(dāng)大,大于80dB。負(fù)載電阻和輸出電容在傳輸函數(shù)中引入了一個(gè)極點(diǎn),從而在50Hz以上使FETQ1的增益以-1斜率或-20dB/十倍頻程滾降。輸出電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)也增加了一個(gè)由ESR和其電容設(shè)置的零點(diǎn)。這就使6KHz以上的頻率響應(yīng)扁平化。仔細(xì)形成Q2增益的頻率響應(yīng),就可以提供一個(gè)總體可接收的閉環(huán)頻率響應(yīng)。

由R2、C3和C4組成的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻率響應(yīng)曲線做了必要的修整。Q2的增益從直流開始以-1為斜率降低,直到由R2和C3串聯(lián)組合引入的零點(diǎn)。該零點(diǎn)對(duì)齊50Hz附近的極點(diǎn)。R2和C4的并聯(lián)組合引入了一個(gè)與6KHz零點(diǎn)對(duì)齊的極點(diǎn)??偟挠行Лh(huán)路增益現(xiàn)在維持-1斜率的下降,直到跨越單位增益,如下圖所示。實(shí)例電路顯示,在幾乎所有負(fù)載條件下,負(fù)載電流大于0.5A且相位裕量為90度的帶寬至少為70KHz。因?yàn)榇嬖谟韶?fù)載電阻和輸出電容設(shè)置的低頻極點(diǎn),帶寬會(huì)隨著負(fù)載電阻的增加而減少。

下圖顯示,輸出電壓對(duì)大的不規(guī)則瞬態(tài)輸入電壓的響應(yīng)。一旦輸入電壓超過27V齊納二極管D2的額定值,輸出電壓就被箝位并在抑制輸入的進(jìn)一步變化上發(fā)揮良好的作用。

輸出電壓被箝位在需要的電平(紅色)

為了防止FETQ1遭受過壓,必須考慮若干重要的因素。Q1上的電壓、電流和功率壓力必須維持在該器件的安全工作區(qū)域(SOA)曲線之內(nèi)。重載和Q1兩端的大電壓降(在持續(xù)不變的過壓情況下)將把該器件推向極限。如果工作在SOA曲線之外,F(xiàn)ET將耗散非常大量的功率,由于該器件可能不具備熱傳導(dǎo)能力,因而不能在如此短的時(shí)間內(nèi)散熱,最終FET可能失效。

此外,如果輸入瞬態(tài)電壓的變化斜率非常高,而跟輸入源電壓串聯(lián)的電阻很少或沒有,那么,就會(huì)導(dǎo)致極高的峰值輸入電流,因而再次可能超過Q1的SOA曲線所規(guī)定的安全工作范圍。為此,有必要在輸入端串聯(lián)一個(gè)足夠大的電阻,以限制流過Q1的峰值輸入浪涌電流。緩慢變化的輸入電壓也將有助于限制峰值輸入電流。

篇5

關(guān)鍵詞:桿塔設(shè)計(jì);問題;輸電線路;高壓

中圖分類號(hào):TM753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-7712 (2013) 24-0000-01

桿塔設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理,直接影響到高壓輸電線路的正常運(yùn)行,因此,相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視設(shè)計(jì)問題,按照技術(shù)規(guī)范的要求,合理制定設(shè)計(jì)大綱,選擇正確的桿塔類型,科學(xué)選擇線路路徑,切實(shí)提高桿塔設(shè)計(jì)的可行性、經(jīng)濟(jì)性?;诖?,筆者結(jié)合自身的工作實(shí)踐,就高壓輸電線路桿塔設(shè)計(jì)問題做出以下幾點(diǎn)研究。

一、桿塔設(shè)計(jì)的主要注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)

(一)設(shè)計(jì)總體思路的確定

在設(shè)計(jì)高壓輸電線路桿塔的過程中,必須嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范要求來進(jìn)行,同時(shí)必須綜合考慮桿塔工程的功能、施工保護(hù)、環(huán)境保護(hù)、施工條件(人員、設(shè)備、資金)、施工地的地質(zhì)水文條件等多方面因素對(duì)桿塔設(shè)計(jì)的深刻影響,從而制定出科學(xué)合理的、全面的桿塔設(shè)計(jì)總體思路大綱[1]。

(二)桿塔類型的選擇

在整個(gè)高壓輸電線路工程的建設(shè)資金中,桿塔工程約占三分之一,同時(shí),由于不同類型的桿塔其對(duì)運(yùn)輸、造價(jià)、施工、用地等方面的要求也不同,因此,科學(xué)選擇恰當(dāng)?shù)臈U塔類型具有重要的現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。

對(duì)于新建線路工程,一般應(yīng)該在建設(shè)資金允許的前提下,選擇一種或兩種施工簡(jiǎn)單、材料準(zhǔn)備容易的直線水泥桿,在線路的拐彎處或跨越位置選擇角鋼塔,以提高工程的安全性能。

對(duì)于沿規(guī)劃道路而建的多回同塔高壓輸電線路,應(yīng)該選擇鋼管塔作為線路桿塔,因?yàn)槠湔嫉孛娣e較小且便于施工。不過,鋼管塔并不適用于大的轉(zhuǎn)角塔,原因是其結(jié)構(gòu)構(gòu)造容易使得桿頂撓度變形,且會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)施工投入大幅度增加。因此,從安全、投資及環(huán)境等角度綜合考慮,一般建議直線塔優(yōu)先選擇鋼管塔,而轉(zhuǎn)角塔選擇角鋼塔會(huì)更加合適。

對(duì)于那些已經(jīng)投入運(yùn)行多年的老舊高壓輸電線路,如果出現(xiàn)對(duì)地距離不足、存在安全隱患問題等情況,那么在設(shè)計(jì)新建線路時(shí),應(yīng)該科學(xué)減小水平檔距,優(yōu)先選擇較高的桿塔,以增加導(dǎo)線的對(duì)地距離。同時(shí),在設(shè)計(jì)輸電線路的加高工程時(shí),推薦運(yùn)用Y型鋼管塔(也稱酒杯型鋼管塔),因?yàn)槠浒惭b十分簡(jiǎn)便,其占地面積小,同時(shí)還能大大縮短施工時(shí)間,具體表現(xiàn)在從前的桿塔施工一般都需要3至5天,而酒杯型鋼管塔的施工只需要1天。因此,也直接縮短了線路施工的停電期間,有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

(三)路徑選擇

在設(shè)計(jì)高壓輸電線路時(shí),路徑的勘測(cè)與選擇好壞,直接關(guān)系到設(shè)計(jì)方案的可行性、線路施工的經(jīng)濟(jì)性、線路運(yùn)行的安全性和便利性。因此,要想制定出運(yùn)行容易、安全可靠、投資費(fèi)用少且路徑長(zhǎng)短合適的有效線路設(shè)計(jì)方案,需要消耗的精力不少,十分不易,沿路徒步往返個(gè)3至5趟,都只是為了其中一條線路的設(shè)計(jì)更加合理。由此可知,輸電線路的勘測(cè)工作,考驗(yàn)的不僅僅包括設(shè)計(jì)人員的耐心、細(xì)心和業(yè)務(wù)能力,還包括其對(duì)工作的高度責(zé)任心。

在選擇路徑時(shí),要求設(shè)計(jì)人員必須熟悉掌握每項(xiàng)工程的實(shí)際情況,并能通過認(rèn)真查找資料的手段了解線路沿線的擬建、在建、已經(jīng)建好的地上和地下工程情況,匯集不同的設(shè)計(jì)方案叫進(jìn)行討論對(duì)比,最終選擇出地形條件合理、轉(zhuǎn)角少、長(zhǎng)度短、交叉跨越少的線路設(shè)計(jì)方法。同時(shí),在選擇線路時(shí),還應(yīng)盡量繞開農(nóng)田果園等經(jīng)濟(jì)作物種植處、居民房屋建筑、樹木等地方,并認(rèn)真考慮資金清賠等事宜。同時(shí),在線路勘察時(shí),還應(yīng)做到同時(shí)兼顧重要桿位建立的可能性以及線路桿位的經(jīng)濟(jì)性,在重要地區(qū)應(yīng)多加測(cè)勘測(cè),盡量使得桿塔位置繞開交通不便利的位置,提高桿塔施工的效率和進(jìn)度[2]。

二、桿塔工程的設(shè)計(jì)施工方法

在高壓輸電線路桿塔設(shè)計(jì)過程中,作為設(shè)計(jì)人員,由于受力性能的不同,輸電線路桿塔通常分為耐張型和直線型兩種。由于桿塔的選擇直接關(guān)系到線路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、線路的維修便利性、線路運(yùn)行的可靠性,因此,在設(shè)計(jì)桿塔工程時(shí),必須重視桿塔類型以及桿塔結(jié)構(gòu)的合理恰當(dāng)選擇。一般來說,在便于施工及運(yùn)輸?shù)那鹆?、平原地區(qū),建議選用預(yù)應(yīng)力混凝土桿和鋼筋混凝土桿,在跨越大、出線走廊受限制、垂直檔距大的地方,建議選用鐵塔。

在設(shè)計(jì)桿塔工程時(shí),對(duì)桿塔的組立也不容忽視。在我國(guó),桿塔的組立方法主要有分解組立、整體組立兩種。在具體的工程實(shí)踐中,應(yīng)結(jié)合實(shí)際針對(duì)性的確定組立桿塔的形式,以更好適應(yīng)工程的實(shí)際需要。

此外,桿塔工程的設(shè)計(jì)還必須認(rèn)真考慮桿塔的強(qiáng)度,以采取正確的施工工藝和施工方法。總所周知,桿塔材料、桿塔結(jié)構(gòu)類型以及其受力情況是影響桿塔強(qiáng)度的三大關(guān)鍵因素,因此桿塔設(shè)計(jì)者必須從實(shí)際情況出發(fā),全面把握其影響作用,選擇合理的桿塔類型,分析受力情況,運(yùn)行科學(xué)的基礎(chǔ)施工方法,來提高桿塔的強(qiáng)度。例如,對(duì)于基礎(chǔ)作用力較大、處于流塑地質(zhì)上的直線塔或耐張塔,應(yīng)設(shè)計(jì)選擇鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工方法[3]。

三、結(jié)束語

綜上所述,加強(qiáng)對(duì)高壓輸電線路桿塔設(shè)計(jì)問題的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于不同的線路桿塔工程都受其當(dāng)?shù)厥┕きh(huán)境和施工條件等的影響,因此,在設(shè)計(jì)的過程中,應(yīng)堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā),因地制宜,積極認(rèn)真做好勘測(cè)工作,選擇最有效的方案,避免死搬硬套,只有這樣才能真正減少高壓輸電線路桿塔設(shè)計(jì)的面臨問題,才能真正提高其設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量,保證線路的安全運(yùn)行。

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篇6

關(guān)鍵詞:高壓直流行波保護(hù)EMTDC小波變換

1引言

隨著我國(guó)電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展,將越來越多地采用高壓直流輸電作為長(zhǎng)距離輸送電能方式。目前,我國(guó)已有多項(xiàng)直流輸電工程投運(yùn),舉世矚目的三峽工程也已經(jīng)開始投運(yùn)。因此,如何保證直流線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行,提供一種高速可靠的線路保護(hù)方案,就成為一個(gè)急待解決的直流輸電技術(shù)問題。

由于行波保護(hù)具有超高速動(dòng)作性能,同時(shí)能夠克服傳統(tǒng)工頻量保護(hù)易受電流互感器飽和、系統(tǒng)振蕩和長(zhǎng)線分布電容等影響的缺點(diǎn),目前,世界上廣泛采用了行波保護(hù)作為高壓直流線路保護(hù)的主保護(hù)。然而,目前國(guó)內(nèi)外所投運(yùn)的行波保護(hù)普遍存在著可靠性不高的問題。因此,有必要對(duì)現(xiàn)有行波保護(hù)開展進(jìn)一步的研究,使行波保護(hù)在實(shí)際工程中能夠具有更高的可靠性和抗干擾性能。

2工程中行波保護(hù)存在的問題

國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料顯示,目前所投運(yùn)的行波保護(hù)普遍存在著受擾動(dòng)容易誤動(dòng)的問題。分析其原因,主要有以下幾點(diǎn):

1)行波保護(hù)判據(jù)中多采用電流、電壓值的瞬時(shí)值,在計(jì)算時(shí),具體所選擇的計(jì)算點(diǎn)的值將直接影響判別式輸出的值,因此,由噪聲等干擾引起的數(shù)據(jù)采樣值的波動(dòng)很容易影響計(jì)算點(diǎn)的值,從而引起判別式誤動(dòng)作。

2)由于線路使用的耦合電容分壓式電壓互感器,傳變暫態(tài)信號(hào)的能力較差,使得二次側(cè)獲取的行波電壓信號(hào)誤差較大。

3)換相故障、交流側(cè)故障等都可能引起直流線

路上出現(xiàn)交流分量的暫態(tài)分量,以及電力線路上由雷擊、開關(guān)分合、空線合閘等所造成的干擾,都和暫態(tài)行波有相似之處,從而影響行波的識(shí)別。

4)當(dāng)接地電阻較大時(shí)(100Ω以上),行波保護(hù)不易區(qū)分逆變側(cè)平波電抗器正反向故障。這是由于在接地電阻較小時(shí),平波電抗器線路側(cè)(正向)故障時(shí)的行波波頭幅值和陡度都較大,而在逆變器側(cè)(反向)故障時(shí),由于受到平波電抗器的平滑作用,行波波頭的幅值和陡度都較大地減小了,從而得以正確區(qū)分;然而,當(dāng)正向經(jīng)高阻接地時(shí),正向行波波頭的幅值和陡度都減小,以至與反向故障時(shí)(金屬性接地)所傳播到整流側(cè)的行波波頭相混淆,從而無法區(qū)分。

3行波保護(hù)判據(jù)的研究

作者首先建立了基于交直流電磁暫態(tài)仿真軟件EMTDC的高壓直流輸電系統(tǒng)仿真模型,并在仿真模型上構(gòu)造各種類型的直流線路區(qū)內(nèi)外故障,以獲取HVDC系統(tǒng)的運(yùn)行特性以及故障數(shù)據(jù);在此基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)際工程中廣泛采用的行波保護(hù)判據(jù)(ABB公司和SIEMENS公司)進(jìn)行了對(duì)比性分析研究,并提出了基于小波變換的行波方向保護(hù)新原理。

本文以天廣(天生橋—廣州)直流輸電工程為仿真模型,其主要運(yùn)行參數(shù)為:1800MW,1.8kA,500kV,12脈波,雙極雙橋。如圖1所示。

3.1ABB行波保護(hù)判據(jù)

(1)基本原理

其基本原理是:當(dāng)直流線路上發(fā)生對(duì)地短路故障時(shí),會(huì)從故障點(diǎn)產(chǎn)生向線路兩端傳播的故障行波,兩端換流站通過檢測(cè)所謂極波b(t)=ID·γ-UD(式中:γ為直流線路的極波阻抗,ID和UD分別為整流側(cè)直流電流和直流電壓)的變化,即可檢知直流線路故障,構(gòu)成直流線路快速保護(hù);另一方面,故障時(shí)兩個(gè)接地極母線上的過電壓吸收電容器上會(huì)分別產(chǎn)生一個(gè)沖擊電流ICN1和ICN2,利用該沖擊電流以及兩極直流電壓的變化即可構(gòu)成所謂地模波Gwave,根據(jù)地模波的極性就能正確判斷出故障極。

這里:ID1和ID2分別為極1和極2上整流側(cè)線路直流電流;UD1和UD2分別為極1和極2上整流側(cè)線路直流電壓;IEL為整流側(cè)架空地極線上的電流。電流電壓的極性和方向如圖2所示。

(2)仿真實(shí)例

下面舉例說明該行波保護(hù)判據(jù)的具體判別過程:以極1上距整流側(cè)480km發(fā)生100歐姆接地故障為例。

圖3和圖4分別顯示了故障時(shí)的直流電流、電壓波形以及極波、地模波的波形。其中:pwave1為極1上的極波;pwave2為極2上的極波;cwave為地模波;故障發(fā)生時(shí)刻為1.600s。由圖可見,在1.6016s時(shí)檢測(cè)到極波pwave1的變化率大于整定值,于是起動(dòng)極1故障判別式;再對(duì)地模波cwave自波前時(shí)刻后的10個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行積分求和得Swave大于整定值,因此可確定極1上直流線路發(fā)生接地故障。

(3)動(dòng)作性能分析

1)該保護(hù)對(duì)線路全長(zhǎng)范圍內(nèi)各種故障均能識(shí)別(包括100Ω的高阻接地故障)。

2)該保護(hù)動(dòng)作速度快,延時(shí)在毫秒級(jí)。

3)該保護(hù)的抗干擾性能尚可,對(duì)于線路空載合閘、開關(guān)操作等不誤動(dòng),而對(duì)于2%及以上的噪聲干擾易誤動(dòng)。

3.2SIEMENS行波保護(hù)判據(jù)

基本保護(hù)原理為:當(dāng)直流線路發(fā)生接地故障時(shí),在向故障點(diǎn)兩端傳播行波的同時(shí),兩端換流站檢測(cè)到的直流電壓下跌,整流側(cè)直流電流急增,逆變側(cè)直流電流急降;根據(jù)以上特點(diǎn),可采用電壓下降率(du/dt)和行波值b(t)等計(jì)算,即可檢知線路故障,從而構(gòu)成線路保護(hù)的主保護(hù)。保護(hù)判據(jù)為:當(dāng)直流電壓下降率大于給定值時(shí),對(duì)故障前的b(t)與故障后的b(t)差值進(jìn)行10ms積分,若此積分值大于給定值,延時(shí)6ms后發(fā)出行波保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。在此延時(shí)內(nèi),若有其它保護(hù)動(dòng)作或另一極行波保護(hù)動(dòng)作,則本級(jí)行波保護(hù)將被閉鎖800ms。

分析其動(dòng)作性能,可得出:

1)該保護(hù)對(duì)線路全長(zhǎng)范圍內(nèi)各種故障均能識(shí)別(包括100Ω的高阻接地故障)。

2)該保護(hù)的動(dòng)作時(shí)延較大(大于16ms)。

3)該保護(hù)對(duì)于線路空載合閘、開關(guān)操作等不誤動(dòng);在有輕微噪聲干擾的情況下,該判據(jù)雖然能正確檢測(cè)出故障,卻不能準(zhǔn)確判別故障時(shí)刻。

3.3基于小波變換的行波方向保護(hù)

由以上分析可見,傳統(tǒng)行波保護(hù)的主要缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確把握線路故障的暫態(tài)信息,因而其動(dòng)作可靠性、動(dòng)作速度、抗干擾性能等都受到了較大的限制。為了從根本上克服傳統(tǒng)行波保護(hù)不能準(zhǔn)確把握故障信息的缺點(diǎn),這里采用小波算法,準(zhǔn)確提取故障特征,提出了基于小波變換的行波方向保護(hù)新原理。小波變換具有良好的時(shí)域局部化性能,使得它能在任一小時(shí)間段給出行波信號(hào)在該時(shí)刻的頻率信息,因此,能夠快速準(zhǔn)確地抓住行波波頭;另一方面,小波變換的模極大值與行波信號(hào)的主要特征———“突變點(diǎn)”相對(duì)應(yīng):由于信號(hào)的奇異點(diǎn)中包含著信號(hào)中最重要的信息,因此小波變換的模極大值能夠刻畫故障行波信號(hào)的奇異點(diǎn)和奇異性,進(jìn)行故障檢測(cè)。此外,小波變換還有抑制噪聲的作用———噪聲信號(hào)在小波變換下其能量是隨尺度的增大而變小的。

基于小波變換的行波方向保護(hù)的基本原理為:采用暫態(tài)電流行波在小波變換下的模極大值是否越限作為故障判別起動(dòng)元件;然后,采用基于小波變換的行波極性比較式方向保護(hù)判據(jù)來判別故障。(即根據(jù)故障電壓、電流行波從模極大值點(diǎn)的正負(fù)極性來分區(qū)內(nèi)區(qū)外故障:極性相反時(shí)為區(qū)內(nèi)故障,反之亦然。)可見,該保護(hù)原理簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。

圖5為極一上距整流側(cè)240km在1.6000秒發(fā)生1000Ω高阻接地,并施加10%的噪聲干擾時(shí)的UD1原始信號(hào)圖及以db3小波為母小波的六個(gè)尺度的小波變換結(jié)果,其中采樣間隔為5μs??梢?,原始故障波形以及其在尺度d1和尺度d2下的小波變換中,噪聲干擾完全淹沒了故障行波信號(hào),隨著尺度的增加,噪聲被抑制,而故障信號(hào)的特征更加明顯,在尺度d4和尺度d5中,行波波頭所對(duì)應(yīng)的模極大值已經(jīng)能很明顯地辨認(rèn)出來,其故障時(shí)間為1.6008s。(故障時(shí)間t=1.6000+Xr/v=1.6008,其中Xr為故障點(diǎn)距整流側(cè)的距離,v為波速,近似取為光速。)

保護(hù)動(dòng)作性能分析:

1)該保護(hù)對(duì)線路全長(zhǎng)范圍內(nèi)各種故障均能識(shí)別(包括1000Ω的高阻接地故障)。

2)該保護(hù)抗干擾性能較好,對(duì)于線路空載合閘、開關(guān)操作等不誤動(dòng),對(duì)高達(dá)10%的噪聲干擾,該判據(jù)均能正確檢測(cè)出故障。

3)在高達(dá)1000Ω的高阻接地故障情況下能正確區(qū)分逆變側(cè)正反向故障,另一方面,還能根據(jù)電流行波的模極大值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻來進(jìn)行故障定位,有助于巡線檢修工作。

4)該保護(hù)具有超高速動(dòng)作特性,能在故障瞬間抓住波頭(4ms內(nèi))。

可見,基于小波變換的行波方向保護(hù)不失為一種高速可靠的行波保護(hù)方案。

4結(jié)論

通過對(duì)各種行波保護(hù)方案的研究和對(duì)現(xiàn)有行波保護(hù)存在問題的探討可以看出:傳統(tǒng)行波保護(hù)是一種快速、靈敏且動(dòng)作性能較好的高壓直流線路主保護(hù),但其可靠性卻存在著易受擾動(dòng)的缺陷,究其根本原因是沒有準(zhǔn)確把握故障信息?;谛〔ㄗ儞Q的行波方向保護(hù)采用小波算法,準(zhǔn)確提取故障行波的突變信號(hào),克服了傳統(tǒng)行波保護(hù)的不足,不但具有超高速的動(dòng)作性能和良好的故障判別能力,還具有很高的可靠性以及良好的抗干擾性能。

參考文獻(xiàn)

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[2]楊福生.小波變換的工程分析與應(yīng)用[M].科學(xué)出版社,1999.

[3]李興源.高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行和控制[J].科學(xué)出版社,1998.

篇7

【關(guān)鍵詞】油田采油;電力低壓電力線路;提高方法

油田采油管理工作最為重要的部分之一便是低壓電力線路,低壓電路管理工作的有效性以及實(shí)效性直接影響了低壓電力線路的安全性以及穩(wěn)定性,也關(guān)乎油田采油的質(zhì)量。油田采油會(huì)受到自然因素以及其他因素的影響,為此,企業(yè)管理人員必須確保低壓電力線路系統(tǒng)的可靠性,能夠正常為采油作業(yè)提供電能。

一、油田采油時(shí)低壓電力線路管理方面存在的問題

(一)企業(yè)不重視低壓電力線路管理工作

施工人員為了使油田采油工作時(shí)電力系統(tǒng)更為安全與可靠,應(yīng)強(qiáng)化低壓電力線路管理工作。但是大部分企業(yè)管理人員卻并不關(guān)注對(duì)低壓電力線路管理工作,認(rèn)為該方面工作并不重要,將低壓電力線路系統(tǒng)視為輔助工具。故而,人力以及物力方面的投入資金較少,導(dǎo)致管理工作難以連續(xù)展開,工作往往會(huì)出現(xiàn)間斷的現(xiàn)象,使得管理效果并不樂觀,為低壓電力線路在之后的使用埋下隱患。

(二)管理機(jī)制存在漏洞

大部分企業(yè)的電力線路管理工作不僅存在問題,其管理制度還存在漏洞。其中最主要的問題便是各個(gè)管理人員的分工并不清晰,大部分管理人員缺乏責(zé)任意識(shí),導(dǎo)致事故發(fā)生之后,出現(xiàn)無人問責(zé)的現(xiàn)象。就目前而言,部分企業(yè)雖然建立了有關(guān)低壓電力線路的管理制度,但是其目的僅僅是為了滿足上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)在進(jìn)行安全生產(chǎn)監(jiān)察工作時(shí)提出的要求,所以相關(guān)管理人員并未具備相應(yīng)的責(zé)任意識(shí),無法完全依照規(guī)定中的要求進(jìn)行工作并履行相關(guān)責(zé)任。導(dǎo)致低壓電力線路得不到有效管理,無法保證該線路系統(tǒng)可以可靠使用。

(三)新型技術(shù)的使用不足

大部分企業(yè)的低壓電力線路中設(shè)備同電器設(shè)施之間的搭配缺乏科學(xué)性,存在大量老化設(shè)備需要檢修或是直接更換的現(xiàn)象。采油企業(yè)依舊沿用老式設(shè)備,導(dǎo)致企業(yè)需要承擔(dān)大量能源消耗,而且工作效率也較為低下,全體電網(wǎng)具有較高的負(fù)荷率。上述情況不僅增加了企業(yè)生產(chǎn)成本,降低了企業(yè)的收益。同時(shí)也會(huì)使得低壓電力線路中頻繁出現(xiàn)安全事故以及故障問題,導(dǎo)致施工進(jìn)度受到影響,也對(duì)施工人員的安全問題形成了威脅。

二、提高低壓電力線路管理工作質(zhì)量的具體措施

(一)完善并改良電力線路

降低低壓電力線路出現(xiàn)故障機(jī)率最為有效的方式,便是直接對(duì)線路進(jìn)行更改。施工人員必須強(qiáng)化對(duì)低壓線路的完善與改良作業(yè),以便為油田采油營(yíng)造可靠的施工環(huán)境。施工人員可依照如下方法對(duì)低壓管理系統(tǒng)進(jìn)行改造。其一,完善與改良高壓至單井一段的低壓線路。利用延伸的方式,或是與附近線路相連的方式縮減高壓供電線路至單井區(qū)域內(nèi)低壓供電線路的間隔距離。通過短距離供電方法使得輸電效率大幅提升。與此同時(shí),還可以使遠(yuǎn)距離線路傳輸電能過程中線路的損害程度大大縮減。其二,修改與完善低壓架空線區(qū)域內(nèi)的低壓線路,施工人員需在不損害低壓電力線路自身可靠性的前提下,縮減電力線路中連接點(diǎn)的數(shù)量。特別是針對(duì)同時(shí)連接有多個(gè)油井的低壓電力線路而言,施工人員應(yīng)更為重視該類型電力線路連接點(diǎn)的優(yōu)化以及調(diào)整。其三,縮減電纜總長(zhǎng)。大部分企業(yè)會(huì)在單井低壓電力線路中出現(xiàn)總長(zhǎng)不低于50m的電纜,針對(duì)該類型電纜,施工人員應(yīng)通過新上架空線或是高壓至單井的方式以達(dá)到縮減電纜總體長(zhǎng)度的目的。其四,解決高壓線路以及低壓線路共用同一桿或是使用危險(xiǎn)桿的問題,以免高壓電力線路與低壓電力線路出現(xiàn)故障,進(jìn)而導(dǎo)致電力系統(tǒng)無法正常且安全的運(yùn)行。其五,提高管理標(biāo)準(zhǔn),且時(shí)常對(duì)低壓電力線路進(jìn)行維修工作。針對(duì)室外環(huán)境條件較為惡劣的情況下,施工人員還應(yīng)頻繁巡視低壓電力線路,若巡視過程中發(fā)現(xiàn)低壓電力線路某區(qū)域內(nèi)存在問題,施工人員必須及時(shí)確定解決方案,解決問題。其六,針對(duì)較為重要的線路以及承擔(dān)大量負(fù)荷的變壓器,施工人員需對(duì)該類設(shè)備進(jìn)行全天監(jiān)測(cè),避免其出現(xiàn)故障。

(二)改良電器設(shè)備

除了對(duì)線路進(jìn)行管理以及改良之外,企業(yè)也可通過對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行改良減少用電所需承擔(dān)的負(fù)荷,令電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量有所提升,從而使油田采油過程中,電網(wǎng)能夠可靠運(yùn)行。施工人員還應(yīng)關(guān)注電氣設(shè)備以及相關(guān)設(shè)施同電力線路是否匹配,并進(jìn)行強(qiáng)化,從而令電網(wǎng)的性能有大幅提高。具體方法如下:其一,企業(yè)所用的變壓器往往存在以下問題:如利用率不高、無功損耗過高以及低壓線路功率因素不足。上述問題導(dǎo)致企業(yè)需要承擔(dān)較大的經(jīng)濟(jì)壓力。為此,企業(yè)應(yīng)改良變壓器的整體容量,如施工人員可依照電氣設(shè)備的實(shí)際用電功率計(jì)算變壓器應(yīng)具備的容量,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)變壓器容量進(jìn)行更改。其二,企業(yè)還可通過更換變壓器的方式解決變壓器不符合電力線路的問題,新型變壓器消耗的電能較少,不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)變壓器負(fù)載損耗、空載損耗較大的情況。雖然新型變壓器設(shè)備在引進(jìn)時(shí),會(huì)耗費(fèi)企業(yè)大量資金,但以發(fā)展的角度來看,相比傳統(tǒng)變壓器,新型變壓器能夠減少各類損耗,具有極高的經(jīng)濟(jì)性。其三,科學(xué)合理地配置設(shè)備的運(yùn)行條件,設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量負(fù)載能源消耗。針對(duì)企業(yè)內(nèi)出現(xiàn)老化現(xiàn)象的設(shè)備,企業(yè)可按照自身實(shí)際情況選擇直接更換整體設(shè)備,或是將電機(jī)換做節(jié)能電機(jī)。其四,施工人員還需改良油田井筒的組合形式、生產(chǎn)方式以及各類技術(shù)參數(shù),從而提升生產(chǎn)消耗電能的效率,避免油田采油過程中形成無效的負(fù)荷。

結(jié)束語

油田采油施工過程中,低壓電力線路系統(tǒng)的線路分布以及設(shè)備參數(shù)都較為復(fù)雜,系統(tǒng)當(dāng)中任一環(huán)節(jié)存在故障,都會(huì)使得系統(tǒng)可靠性受到不良影響。故而,石油企業(yè)需對(duì)低壓電力線路管理工作給予足夠重視,通過強(qiáng)化管理工作,實(shí)現(xiàn)低壓線路的可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]許愛軍.孤東油田采油低壓電力線路問題和對(duì)策研究[J].內(nèi)江科技,2011,02:54.

篇8

關(guān)鍵詞:電氣運(yùn)行 高壓線路 保護(hù) 問題

中圖分類號(hào):TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2014)11(c)0079-01

目前,高壓線路上有很多干擾因素影響電氣運(yùn)行。然而,電氣運(yùn)行中的高壓線路保護(hù)問題會(huì)給工作人員帶來很大的危險(xiǎn)。由于現(xiàn)階段我國(guó)的電氣運(yùn)行中缺乏對(duì)高壓線路保護(hù)的經(jīng)驗(yàn),為了保證高壓線路下電氣的正常運(yùn)行,一般需要從以下幾個(gè)方面出發(fā),第一,借鑒國(guó)外成功的經(jīng)營(yíng)對(duì)電氣運(yùn)行中的高壓線路進(jìn)行保護(hù);第二,針對(duì)一些電氣運(yùn)行中的高壓線路保護(hù)理論進(jìn)行研究,從而為電氣運(yùn)行中的高壓線路提供理論依據(jù)。因此,解決電氣運(yùn)行中的高壓線路保護(hù)問題就顯得至關(guān)重要。

1 電氣運(yùn)行中容易出現(xiàn)的高壓線路保護(hù)問題

在對(duì)高壓線路的電氣運(yùn)行保護(hù)過程中,經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些高壓線路保護(hù)問題。但是,由于電氣運(yùn)行的過程中電壓比較高,尤其是在電氣運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí),高壓線路帶來的威脅會(huì)更大。在高壓線路的電氣運(yùn)行中,甚至?xí)霈F(xiàn)電纜芯線碰到地面而引起火花,也會(huì)引起安全事故。因此,在進(jìn)行高壓線路的電氣運(yùn)行的時(shí)候,即使電氣設(shè)備處于低功率的運(yùn)行情況,也會(huì)存在電氣運(yùn)行安全問題。

2 高壓線路對(duì)繼電器的保護(hù)存在限制作用

電氣運(yùn)行中的高壓線路有很多種方式,因而引起電氣運(yùn)行故障的因素也是多方面的。因此,對(duì)電氣運(yùn)行中的高壓線路進(jìn)行保護(hù)也是對(duì)其繼電器的保護(hù),尤其是在電氣故障后出現(xiàn)的重合操作現(xiàn)象。一般情況下,電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的單相接地故障是最常見的問題,這種問題主要是由三相故障跳單相引起的。對(duì)于單相跳閘后的電氣設(shè)備運(yùn)行的電壓高于其額定電壓值時(shí),電氣運(yùn)行過程中就會(huì)出現(xiàn)跳到三相。在電氣運(yùn)行的實(shí)際過程中,對(duì)電氣運(yùn)行的兩端進(jìn)行保護(hù)時(shí),由于對(duì)電氣運(yùn)行的兩端保護(hù)不能同時(shí)進(jìn)行,進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)電氣運(yùn)行操作的差距較大。甚至在電氣運(yùn)行的同一端不能同時(shí)斷開的現(xiàn)狀,這正是由于高壓產(chǎn)生的。因此,對(duì)電氣運(yùn)行中的高壓線路保護(hù)首先應(yīng)該解決其存在的限制作用,從而提高高壓線路中電氣運(yùn)行的安全性。

3 高壓線路電氣運(yùn)行的安全知識(shí)

高壓線路電氣運(yùn)行的安全知識(shí)一般包括以下幾個(gè)方面,第一,停電并防誤送電措施。高壓線路系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)一般需要先接通電源,接通電源前首先需要反復(fù)檢查以確保電源的完好性。尤其是在存在很多比較復(fù)雜的回路情況下,應(yīng)該更加重視高壓線路電氣運(yùn)行過程中的操作。第二,對(duì)有高壓線路的電氣運(yùn)行進(jìn)行切斷電源后必須放電。由于高壓線路運(yùn)行下的電氣設(shè)備上一般都?xì)埓嬗徐o電,因而需要將殘存的靜電全部消除,并且儲(chǔ)能設(shè)備上存在的電荷會(huì)保留一定的時(shí)間,一旦人接觸帶有電荷的存儲(chǔ)設(shè)備,就會(huì)產(chǎn)生電擊現(xiàn)象。因此,為了確保安全,在進(jìn)行高壓線路的電氣斷電時(shí),一定要將有儲(chǔ)能設(shè)備的回路切斷。第三,人體接觸高壓線路中的停電設(shè)備前要驗(yàn)電。所有的高壓線路高壓運(yùn)行下的電氣設(shè)備,在沒有對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電,都不應(yīng)該有人接觸。第四,高壓線路中的電氣運(yùn)行設(shè)備應(yīng)該掛接臨時(shí)地線。在對(duì)高壓線路的電氣設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)電后,首先要保證高壓線路中的電氣設(shè)備不帶電,操作人員才能對(duì)高壓線路中的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù),以保證高壓線路電氣運(yùn)行的安全性。第五,高壓線路運(yùn)行下的電氣設(shè)備應(yīng)該與帶電設(shè)備保持足夠的安全距離。在對(duì)高壓線路中的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)時(shí),由于操作工作人員一般攜帶的工具都是帶電體,因而需要保證操作人員與帶電體具有一定的距離。

4 高壓線路中電氣運(yùn)行的安全

在對(duì)高壓線路運(yùn)行下的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)時(shí),操作人員經(jīng)常會(huì)發(fā)生電擊觸電事件,主要是由于高壓線路斷電后線路中仍然會(huì)帶電,從而就會(huì)出現(xiàn)觸電現(xiàn)象。中性線帶電的原因主要是由于高壓線路和電氣設(shè)備之間有泄漏電流的情況,這樣就會(huì)發(fā)生一定的電壓降,導(dǎo)致出現(xiàn)一定的電壓也是常見的現(xiàn)象。但是,一旦電壓降增大到一定值,就有可能導(dǎo)致安全事故發(fā)生。當(dāng)然,中性線上也有可能感應(yīng)雷電出現(xiàn)電涌電壓,電涌電壓也會(huì)給高壓線路電氣運(yùn)行保護(hù)人員造成傷害。因此,在對(duì)高壓線路運(yùn)行下的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)時(shí),一定要保證中性線是斷開的,以確保電氣運(yùn)行的安全。當(dāng)中性線外面包有絕緣層時(shí),中性線帶點(diǎn)不會(huì)影響到電氣設(shè)備運(yùn)行的安全。一般情況下,在對(duì)高壓線路電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)時(shí),首先應(yīng)該將中性線斷開,一般需要采用四級(jí)開關(guān),以形成電氣隔離,從而提高高壓線路電氣運(yùn)行的安全性。四級(jí)開關(guān)的主要功能是為了滿足電氣運(yùn)行的安全。

根據(jù)相關(guān)的規(guī)定,高壓線路的電氣運(yùn)行過程中,一般不能斷開高壓線路中的PEN線。當(dāng)需要斷開高壓線路中的PEN線時(shí),只能相應(yīng)斷開相線。由于電氣設(shè)備安裝有PE線時(shí),一些高壓線路故障會(huì)引起電壓故障而導(dǎo)致對(duì)電氣運(yùn)行保護(hù)中存在危險(xiǎn),這種情況是沒有必要使用四級(jí)開關(guān)的。同時(shí),四級(jí)開關(guān)的安裝應(yīng)該與電氣裝置接地系統(tǒng)的類型和總體電位聯(lián)結(jié)的設(shè)置相關(guān)。因此,很多高壓線路運(yùn)行下的電氣設(shè)備應(yīng)該采用四級(jí)開關(guān),這種情況下安裝四級(jí)開關(guān)主要是為了保證漏電保護(hù)的正確動(dòng)作,從而保證電氣運(yùn)行的安全性。

5 結(jié)語

總而言之,保證高壓線路運(yùn)行下的電氣安全線路保護(hù)的重要環(huán)節(jié)。電氣運(yùn)行中的高壓線路具有電壓高、線路長(zhǎng)和輸送功率大等特點(diǎn),這些特點(diǎn)很容易導(dǎo)致高壓線路保護(hù)的目的不同。尤其是對(duì)于一些特高壓電氣設(shè)備,對(duì)其電氣運(yùn)行中的高壓線路保護(hù)是現(xiàn)階段電力企業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。所以,電氣運(yùn)行中的高壓線路保護(hù)還存在很多問題需要我們進(jìn)一步解決。因此,現(xiàn)階段研究電氣運(yùn)行中的高壓線路保護(hù)問題具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。以上是該研究者的粗淺之見,但是由于該研究者的知識(shí)水平及文字組織能力有限,因此文中如有不到之處還望不吝賜教。

參考文獻(xiàn)

[1] 董新洲,蘇斌,薄志謙.特高壓輸電線路繼電保護(hù)特殊問題的研究[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,28(22):19-22.

篇9

關(guān)鍵詞:220 kV; 高壓輸電線路; 帶電檢修; 保護(hù)間隙;安全作業(yè)

我國(guó)的帶電作業(yè)開始于20世紀(jì)50年代,當(dāng)時(shí)的電力工業(yè)基礎(chǔ)微弱、網(wǎng)架落后,設(shè)備陳化,檢修工作是處于停電作業(yè)的狀態(tài),而到了20世紀(jì)60年代,220kV的帶電作業(yè)已經(jīng)成功的作業(yè)在電檢檢測(cè)線夾中,在不斷的技術(shù)研發(fā)當(dāng)中,積累許多的經(jīng)驗(yàn)和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為其作業(yè)規(guī)范化做出參考。

一、220kV高壓輸電線路帶電檢修對(duì)絕緣工具要求

絕緣工具,顧名思義是阻滯電傳導(dǎo)的工具,在帶電作業(yè)中對(duì)絕緣工具的要求相當(dāng)高。在帶電作業(yè)中使用的絕緣工具不僅要具有很好的對(duì)電氣的絕緣性能和受到外界的阻力不容易變形的性能,還要有抗老化和難吸收水分的特征。當(dāng)然,除了這兩點(diǎn)之外,絕緣工具必須是輕便的,這樣即可以讓操作的難度降低,還不容易損毀。

當(dāng)前,帶電作業(yè)中使用的絕緣工具分為硬質(zhì)的和軟質(zhì)的兩個(gè)類型,以絕緣的管、棒、板子等硬性的絕緣工具為代表,由大部分絕緣繩子為絕緣材質(zhì)制作成的工具就可以稱為是軟質(zhì)的絕緣性工具。由于電氣和機(jī)器技能直接由絕緣工具的制作材料所制約和裁決,所以我國(guó)對(duì)絕緣工具的材料與電氣、機(jī)器性能之間試驗(yàn)后制訂了確定性的標(biāo)準(zhǔn)。

下面就硬質(zhì)的絕緣工具絕緣桿和軟質(zhì)的絕緣繩,兩個(gè)代表性的絕緣工具來分析,分析出它們的優(yōu)點(diǎn)和劣勢(shì),以及注意的問題。

1.絕緣桿

絕緣桿的閃絡(luò)機(jī)理是隨著環(huán)境的變化而變化的,干閃是在天氣干燥和環(huán)境整潔的情況下出現(xiàn),在下雨天氣中會(huì)出現(xiàn)雨閃,隨著環(huán)境的變化而絕緣桿也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的不同。以下就三種實(shí)際情況進(jìn)行論述:①干閃絡(luò)電壓。電極之間在空氣中傳輸最短的間隔,就是干閃的間隔,而它就是影響干閃電壓的主要因素。干閃絡(luò)的電壓和電極間的間隔需要一個(gè)大約數(shù)據(jù),而這個(gè)數(shù)據(jù)就是把不規(guī)則的電場(chǎng)板到棒的間距核算出來。②淋雨閃絡(luò)電壓。被雨完全沖刷過的絕緣桿,由于表層的雨水形成了導(dǎo)電層,導(dǎo)致了大幅度電流漏電,因而造成了鮮明的溫度升高的絕緣桿。絕緣桿升溫的懂事,就會(huì)導(dǎo)致電壓降低,隨著降低電壓時(shí)間的加長(zhǎng),漏電這時(shí)也成正比迅速遞增,一直到了高壓電的頂端。漏電痕跡形成之后,就會(huì)以樹杈的方式向下蔓延,從而形成了閃絡(luò)。經(jīng)過多次的實(shí)踐,絕緣桿表面做好導(dǎo)水功能或者外面裝上硅膠傘,是解決淋雨閃絡(luò)電壓的有效方式。③絕緣桿受潮或者老化。當(dāng)玻璃鋼內(nèi)部或者表面的水被稀釋后,就會(huì)引起電離子的作用,從而讓表面的絕緣功能喪失。兩端雖然是金屬封起來制成的連頭,不宜受到水分的稀釋,但是由于玻璃鋼稀釋水分,導(dǎo)致了它的受潮,從而絕緣桿不能發(fā)揮絕緣的作用,有了導(dǎo)電功能,就造成了絕觀感的閃絡(luò),嚴(yán)重時(shí)絕緣桿會(huì)迅速的炸裂。

此外,絕緣桿的老化分為局部老化和全面老化兩種,局部老化是由于一小部分的漏電、導(dǎo)電、滑閃而造成的材料老化。全面的老化又稱為整體老化,是指絕緣桿長(zhǎng)期受到潮濕空氣的影響,而造成的材料老化。絕緣工具不能繼續(xù)使用,只要滿足以下方式之一就必須放棄使用,諸如:工具上有很多臟東西、有漏電的印跡、表層上出現(xiàn)氣泡,有用力摩擦的痕跡,凹凸不平的印記。

2.絕緣繩

帶電作業(yè)中對(duì)絕緣繩的運(yùn)用非常廣,絕緣繩可以作為運(yùn)輸工具、攀爬工具,吊繩和安全保護(hù)繩等等使用。絕緣繩作為一種軟質(zhì)的絕緣工具,其特點(diǎn)是靈便、攜帶方便和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作等,依據(jù)它這一特點(diǎn),從而成為我國(guó)帶點(diǎn)事業(yè)的一種特色?,F(xiàn)在,帶電作業(yè)中通常用到的絕緣繩以蠶絲繩最為普及。

現(xiàn)在就以蠶絲繩為例,介紹其絕繩的性能,它只有在天氣晴朗時(shí)才能發(fā)揮出極為優(yōu)越的絕緣性能,當(dāng)雨水來臨時(shí),就會(huì)導(dǎo)致電阻率下降的明顯,所以蠶絲繩使用時(shí)要注意避免受到潮氣,以影響其使用。長(zhǎng)期使用的蠶絲繩在天氣干燥時(shí)性能下降不會(huì)明顯,而在潮濕的環(huán)境中,卻會(huì)增加漏電。

二、220kV高壓輸電線路帶電檢修工作標(biāo)準(zhǔn)

在近年來,我國(guó)已經(jīng)有了防潮型絕緣繩的應(yīng)用,與一般的絕緣性相比較后,具有很好的絕緣性。但是要注意到一點(diǎn),能夠防備潮濕侵襲的絕緣繩,并不是能夠直接在下雨的狀態(tài)下作業(yè),它只把一般絕緣繩不能防備潮濕的缺點(diǎn)給彌補(bǔ)上,當(dāng)帶電作業(yè)中突如其來的降雨時(shí),也能夠保證人員的安全。

1996年,全球性會(huì)議上把原來的十個(gè)組合并為四個(gè)組,這四個(gè)組第一個(gè)是技術(shù)資料組,第二個(gè)是工具設(shè)施組,第三個(gè)是保住裝置,第四個(gè)是檢測(cè)裝置,另外還有一個(gè)具有監(jiān)督和指揮作用的顧問組。以上是全球性的帶電作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組,而在我國(guó)把標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的四十四個(gè)小項(xiàng)分為三大類:①基礎(chǔ)類:通用技術(shù)需求、實(shí)驗(yàn)、核算方式以及術(shù)語的概念都包含在基礎(chǔ)類當(dāng)中,九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在里面表現(xiàn)出來。②工具設(shè)備類:它主要涵蓋了與帶電作業(yè)有關(guān)的工具、器材和裝備,其中主要以絕緣材料、作業(yè)中的工具和設(shè)備以及預(yù)防保護(hù)工具為主要的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,這是最主要的一個(gè)類別,是三十個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在里面闡述出來。③規(guī)程指導(dǎo)細(xì)則類:共有五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在這里體現(xiàn),主要包括了作業(yè)技術(shù)的規(guī)則章程的制定和作業(yè)技術(shù)的指導(dǎo)細(xì)則等。

三、帶電作業(yè)安全距離制約因素及保護(hù)間隙

1.安全距離的界定

在過去帶電作業(yè)時(shí),界定安全距離只是用電壓系統(tǒng)的電壓最大值來界定,為此在緊湊型線路等帶電作業(yè)產(chǎn)生了不利因素。而現(xiàn)在在過去的帶電作業(yè)安全距離測(cè)定的基礎(chǔ)上,還把系統(tǒng)的構(gòu)成、線路的長(zhǎng)度和系統(tǒng)運(yùn)行中的不同而確定安全距離。

2.安全距離的制約因素

間隙形狀是受測(cè)量的間隙系數(shù)來制約,從而對(duì)放電的電壓產(chǎn)生影響。介紹到組合間隙的總長(zhǎng)度在工作人員進(jìn)入高壓作業(yè)狀態(tài)時(shí),并不能改變,只是隨著人的位置的不同,從而確定最小間隙值。間隙是受到電壓波形的直接制約,通過調(diào)查研究,波頭的大小制約著放電電壓的值,當(dāng)采用裕度來表示時(shí),在標(biāo)準(zhǔn)波頭中,當(dāng)裕度在塔頭之間被滿足時(shí),此裕度是是安全性比較強(qiáng)的。

3.保護(hù)間隙帶電作業(yè)形式

在西方發(fā)達(dá)國(guó)家中,為了免去由于帶電作業(yè)加大塔頭大小的問題,早就已經(jīng)展開了運(yùn)用保護(hù)間隙來進(jìn)行帶電作業(yè)的形式。下面就簡(jiǎn)單的介紹一下保護(hù)間隙的好處以及原則性問題。在常規(guī)的作業(yè)中,無論是緊湊型線路,還是升壓改造線路,都無法預(yù)定安全距離的大小,從而導(dǎo)致了在作業(yè)中當(dāng)電壓超過作業(yè)間隙時(shí),就會(huì)威脅到工作人員的生命。當(dāng)有了保護(hù)間隙后,就會(huì)避免這種事情的發(fā)生;保護(hù)間隙,可以排除絕緣子串中不良絕緣串帶來的危險(xiǎn)。當(dāng)有了保護(hù)間隙,就會(huì)防止絕緣串的不確定因素發(fā)生,從而提高了帶電作業(yè)的安全性。保護(hù)間隙設(shè)計(jì)原則總共有五點(diǎn):①穩(wěn)固性和可循環(huán)往復(fù);②不受任何絕緣工具的制約;③對(duì)絕緣工具的安裝和卸下時(shí)起到調(diào)控作用;④保護(hù)間隙的輕便型,比較利于工作人員的使用;⑤它具有優(yōu)良的動(dòng)熱穩(wěn)固性。

四、結(jié)語

隨著社會(huì)的發(fā)展還有特高壓線路已經(jīng)逐漸進(jìn)入人們的視線,所以對(duì)帶電檢修提出了更高的要求,不僅考慮到各種安全工具,更加要結(jié)合實(shí)際,便于對(duì)絕緣子的監(jiān)測(cè)裝備。同時(shí)面對(duì)日趨嚴(yán)重的大氣污染,應(yīng)該研制出帶電清掃裝備,工作人員在進(jìn)行作業(yè)時(shí),要配備好安全的工具。對(duì)工作人員要跟進(jìn)培訓(xùn),加強(qiáng)技術(shù)的交流和合作,提升工作人員的安全作業(yè)水平。

參考文獻(xiàn):

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關(guān)鍵詞:火電廠;低壓大功率電機(jī);電路設(shè)計(jì);輸煤皮帶電機(jī);雙路電機(jī) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

中圖分類號(hào):TM32 文章編號(hào):1009-2374(2016)29-0021-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.29.009

1 問題的提出

火電廠的輸煤系統(tǒng)使用75~200kW的電機(jī),供電裝置380/220的母線包括了電力電纜、接觸器、自動(dòng)空氣開關(guān)等,一般電纜短則幾十米,長(zhǎng)則幾百米。使用了單路和雙路兩種電機(jī),也就是一臺(tái)自動(dòng)空氣開關(guān)為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)服務(wù),通過動(dòng)力箱中的兩臺(tái)接觸器進(jìn)行控制,電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和跳閘必須是同步的。筆者探討的是后者,有多個(gè)可行的設(shè)計(jì)方案。

設(shè)計(jì)過程中有這些問題:(1)對(duì)于一次電路接線,動(dòng)力箱兩個(gè)電機(jī)選擇并接或者分列方式運(yùn)行?(2)在選擇電纜截面時(shí),要遵循怎樣的原則?如何讓電壓損失符合相關(guān)要求?(3)如何既節(jié)省了投資,保護(hù)的靈敏度又得到保證?電動(dòng)機(jī)是用一套還是分別配置零序保護(hù)與電流速斷?上述問題有廣泛的關(guān)聯(lián)性。

考慮到的短路電流并不大,只有幾千安,因此相比其他的問題,電流速斷保護(hù)靈敏度最為重要。對(duì)保護(hù)配置、靈敏度校驗(yàn)、保護(hù)整定、電動(dòng)機(jī)容量與安裝距離、電纜截面與型式選擇、短路電流計(jì)算、一次電路方案進(jìn)行綜合考慮,這是本文的設(shè)計(jì)理念。在相同的計(jì)算式里找到理想的方案。

2 設(shè)計(jì)思想

2.1 電纜截面選擇

通常情況下,火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)用電負(fù)荷一般在5000h左右,電機(jī)電纜長(zhǎng)度超過20m,在確定電纜截面時(shí)要結(jié)合經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行考慮,確保持續(xù)允許電流、短路熱穩(wěn)定以及允許電壓損失要求全部得到保障。

2.1.1 按經(jīng)濟(jì)電流密度初選電纜截面。在確定截面時(shí):

在計(jì)算出Sj后,接下來就要確定使用Sj差異比較小的標(biāo)準(zhǔn)截面。按照電纜的選擇使電流要求得到滿足,但別的要求得不到充分的保障,因此在某些情況下,要根據(jù)N次Sj選擇部分截面(N≥1)。

2.1.2 電壓損失校驗(yàn)。令S=Sj=Ig/j電壓損失的截面判別式,可得:

此時(shí),做最壞的打算,選擇電纜芯在額定負(fù)荷下能夠接受上限溫度的電阻率。

可由式(2)得出,每臺(tái)電機(jī)電纜的選取由電機(jī)的N倍經(jīng)濟(jì)截面來取,可以允許L值的電壓損失要求得到滿足。

2.1.3 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電纜熱穩(wěn)定截面的公式:

從式(1)得出:75~200kV電機(jī)經(jīng)濟(jì)截面為150~400mm2,最小截面(150mm2)同時(shí)能夠確保熱穩(wěn)定要求得到滿足,因此剩下的問題在以下方案中予以

解決。

2.2 設(shè)計(jì)方案論證

2.2.1 保護(hù)整定及靈敏度。

第一,電流速斷保護(hù)。

電機(jī)配有一套保護(hù):

式中:IDZ動(dòng)作電流;Kk可靠系數(shù),本文取1.5;Iqd電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流。

靈敏度:KLm=I″(2)/IDZ(5)式中,載荷大于等于2。

第二,零序保護(hù)動(dòng)作電流idz0應(yīng)避免啟動(dòng)和不平衡電流,KLm按電動(dòng)機(jī)出口單相接地短路電流I″(1)校驗(yàn),要求KLm≥1.5。一般情況下,零序保護(hù)KLm都能實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 短路電流計(jì)算。由有關(guān)的文獻(xiàn)所列原則、參數(shù)與計(jì)算公式作為依據(jù),短路電流為電機(jī)出口短路時(shí)進(jìn)行計(jì)算得出的短路電流。由有關(guān)公式計(jì)算已知設(shè)備的總電阻R、電抗X和設(shè)計(jì)的電纜電阻R“與電抗X”,則有:

低壓(3×95)~(3×185)不同性能的單根電纜,單位長(zhǎng)度電纜的電阻,和截面相乘是一個(gè)常數(shù),用Kr代表;單位長(zhǎng)度電纜的電抗也是常數(shù),用Kx代表。將總速斷保護(hù)3和總開關(guān)連在一起,根據(jù)式(4)得:

2.2.3 將KLm≥2,式(7)代入式(5),得:

方案1:電源箱沒有總線,2個(gè)電機(jī)分別運(yùn)行,選擇各電機(jī)電路的電纜,選擇N倍經(jīng)濟(jì)段,電纜長(zhǎng)度為

L。則:

將式(8)展開,并將式(9)、式(10)代入兩邊乘n2,整理得:

式中,對(duì)方案1:A=1、B=2、H=1。因?yàn)镮ED=2ped,所以式(11)在電動(dòng)機(jī)容量確定的情況下,電纜截面以及諸多參數(shù),對(duì)保護(hù)靈敏度的最大允許L值可由式(11)滿足。因?yàn)樯鲜龅耐普撌抢肐ED/J,如果實(shí)際選擇小于理論值,則式(11)和后類似的公式計(jì)算得L值過大,可適當(dāng)降低。

方案3:動(dòng)力箱中不安裝母排,兩個(gè)電機(jī)采取分列方式運(yùn)行。

方案4:在動(dòng)力箱中安裝母排,兩個(gè)電機(jī)采取并列方式運(yùn)行。

根據(jù)實(shí)例得出結(jié)論:在條件保持不變的情況下,方案1的特點(diǎn)是能夠在靈敏度得到保護(hù)的前提下,使用電纜最短L1。方案3需要電纜L3最長(zhǎng),因此如果電動(dòng)機(jī)距離很遠(yuǎn)的話,可以選擇計(jì)劃3。滿足保護(hù)靈敏、電纜長(zhǎng)度和截面,同時(shí)能夠保障允許電壓損失的要求。

2.3 長(zhǎng)距離電機(jī)電路的建議方案

總開關(guān)下口有速斷保護(hù)3,在電纜兩端安裝的速斷保護(hù),在動(dòng)力箱設(shè)計(jì)母線和接觸器C3調(diào)整控制、保護(hù)接線,電機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)的前十幾秒,C3斷開,保護(hù)3退出,投入保護(hù)1和2;電機(jī)即將啟動(dòng)時(shí),C3閉合,保護(hù)3投入。對(duì)保護(hù)1、2、3進(jìn)行整定時(shí),以躲過一臺(tái)電機(jī)Iq為依據(jù),根據(jù)式(6)進(jìn)行計(jì)算。因此計(jì)劃只把KLm適當(dāng)減低,KLm≥1.5,保護(hù)3的功能在于防御啟動(dòng)后階段和工作狀態(tài)下的多相短路,其KLm≥2。

從保護(hù)3的角度來看,也能推導(dǎo)出類似式(11)在這種情況下,若采用這一方案,在選擇電纜時(shí)結(jié)合經(jīng)濟(jì)截面考慮的話,把這一方案中的A、B、H值代入式(11),可解得L′5和L″5。一般有L′5n″5,選擇n′5,它比方案3能夠接納的n值更小,并且電壓損失沒有超過可接受范圍。

通過上述分析,相比方案3,該方案在電纜方面所需的成本更低,盡管新增了保護(hù)和動(dòng)力箱成本,但整體來看還是有一定的成本優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)語

本文研究了火電廠雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的煤粉處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì),滿足了組合設(shè)計(jì)要求。L值是經(jīng)濟(jì)截面取得的最大值,其計(jì)算由式(11)進(jìn)行,能夠作為依據(jù)提供給電機(jī)確定安裝地點(diǎn)的配電裝置。其原因是使電機(jī)電路的投資最少,已知容量和安裝位置的電機(jī)可以盡量減少經(jīng)濟(jì)橫截面的計(jì)算,決定方案的選擇。

只有Iqd=7Ied的單鼠籠電機(jī)對(duì)導(dǎo)出的公式適用,如果是雙鼠籠電動(dòng)機(jī)或深槽電動(dòng)機(jī),則所有計(jì)算L式的末項(xiàng)及所有計(jì)算n式的首項(xiàng)將有變化(其Iqd約分別為5.5和4.5倍Ied)。很明顯,對(duì)廠用變壓器而言,采用兩種電機(jī)及短路阻抗百分?jǐn)?shù)較低者,可以使允許的L值得到提升,并且允許的N值可以變小,能夠減少投資,使設(shè)計(jì)的靈活性得到提高。

參考文獻(xiàn)

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