变压器解决方案精选(九篇)

第1篇：变压器解决方案范文

【关键词】变频器 过压 能耗制动 母线电压控制器

1 前言

变频器是电力电子技术和控制技术发展的产物，由于其优越的调速性能，自问世以来，在工业领域得到广泛的应用。随着电子技术的飞速发展，新型电子元件的性能越来越优越，同时一些先进的控制方法逐步趋于成熟，各种新型的变频器也层出不穷，性能较之前的产品更加稳定。尽管如此，变频器在使用过程中仍然会遇到这样或那样的问题，其中一个很常见的故障就是过电压。过电压产生后，变频器内部的保护电路会使变频器停止运行，设备将无法工作。由于变频器的应用环境不尽相同，所以应根据具体情况分析过压产生的原因，采取相应的对策。西门子公司推出的S120系列变频器，较之前的6ES70等产品，功能更加强大，使用起来更加方便，在预防变频器过压故障方面也有很多有效的方法。

2 过电压产生的原因

一般能引起中间直流回路过电压的原因主要来自以下两个方面：

（1）来自电源输入侧的过电压。以西门子S120为例，通常情况下，整流单元进线电源电压为380V，误差不超过10%。变频器工作的直流电压为经过三相桥式全波整流后的平均值，BLM整流模块输出电压平均为560V，峰值也不会超过600V。个别情况下电源线电压达到460V，其峰值电压也不超过650V，并不算很高，因此一般情况下进线电源不会导致变频器过压。如果在电源输入侧有强大的电压冲击时，如雷电等大的电磁干扰，则会导致变频器过电压。但此种情况并不多见。

（2）来自负载侧的过电压。变频器过电压主要来自负载侧，原因主要有以下几方面：当电机带动大负载减速时，由于变频器设置的减速斜坡时间过短，变频器输出频率下降的较快，而负载由于自身惯性很难按照变频器输出频率对应的转速运行，即电机运行速度比变频器设定的速度要高，电机转子转速超过了同步转速，此时电机转差率为负值，转子绕组切割旋转磁场的方向与电机正常运行时状态时相反，其电磁转矩为阻碍电机旋转方向的制动转矩。所以此时电机实际上处于发电状态，负载的动能被“再生”成为电能。再生能量通过变频器中间的逆变回路对直流储能电容器充电，使直流母线电压上升，这就是再生过电压。因变频器与电机本身具有一定的消耗能力，这部分再生能量将被变频器及电机消耗掉。若再生能量超过了变频器与电机的能耗范围，直流回路的储能电容将会过度充电，变频器由于自身的保护功能会动作，使运行停止。

3 过电压的预防措施

变频器在使用过程中产生的过电压主要是由于负载侧引起的再生过电压，如上所述，预防直流母线过电压就是要将负载减速或者是停车过程中产生的过多的能量消耗掉，常用的有如下方法：

（1）能量消耗法：在变频器的直流回路中并联一个制动电阻，实时检测变频器运行中直流母线的电压，并设置合适的阈值来控制一个功率管的通断。在直流母线电压上升至设定的阈值时，功率管导通，将再生能量通入电阻，以热能的形式消耗掉，从而防止直流电压的上升。由于再生能量没能得到利用，因此属于能量消耗型。因为能量消耗于电机之外的制动电阻上，不会导致电机的过热，因此可重复使用。西门子S120系列变频器BLM型整流单元上可以配置制动单元，并联制动电阻。当直流母线电压升高到720V时，制动单元导通，将多余的能量泄放到制动电阻上。下图即为直流母线连接制动单元和制动电阻的示意图。

（2）能量回馈法：有些整流单元进线侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时，回馈给进线电网，使再生能量得到完全利用。西门子公司推出的S120系列SLM电源模块具备电网回馈的能力。当负载制动使直流母线电压升高时，SLM电源模块将多余的能量自动回馈给进线电网，保证母线电压维持在一个正常的范围。但是这种方法对电源的稳定性要求较高。

（3）激活直流母线控制器：应对直流侧过压的问题，变频器控制单元通过内部PID算法，以保持直流侧电压不致过高为目的，自行给出频率。当电机转速有所降低，并且直流侧电压降低到设定的限值以内后，继续按减速斜坡减速。如果直流侧电压再次过高，控制器再次动作。S120变频器激活直流母线控制器的方法是将参数P1200设置为1，即激活母线电压最大控制器。此种方法适合于由于负载转动惯量大造成的过压，并且在控制上没有受控减速，因此有一定的局限性。

4 结束语

本文针对变频器在使用中容易出现过电压的问题，从理论上分析了过电压产生的主要原因，并结合西门子公司S120系列变频器的实际应用，提出了预防过电压的几种措施，实践表明能量消耗法是最常用也是最有效的方法。

第2篇：变压器解决方案范文

很久以前，出现了机器自动化尖端机电解决方案的领域，许多工业oem倾向气动解决方案。在某些机器领域，设计人员很少有性价比高的机电解决方案，他们更倾向于气动阀、汽缸执行机构、电机等的简单以及与它们运行相关的管道。

他们尽可能地把它们集成到每个设计中。但是,当涉及机器性能要求时，机器制造商为了有竞争性，不得不采用替代解决方案。对更尖端的应用，有必要采用机电解决方案。现在，对更复杂而灵活的机器，机电占主导地位，特别是，零件或装配生产线的快速更换，高精度以及更快的速度是必要的。

然而，即使这些更精密、更高速的机器，许多气动组件也被集成到设计中,从而创造一个混合解决方案。对输出和产品不变或有限可变的自动机器，气动组件通常占主导地位。

现在，大规模的制造运行工段有巨大的气动运行设备安装底座。根据一些销售机电和液压解决方案的公司，在国家的很多地方，以前安装的底座是如此的大以致用于维护目的的气动组件的销售远超过机电设备的销售。关于仅有的，事实上已变得灭绝的气动控制工段是气动逻辑控制。即使这样，气动逻辑仍用在一些防爆应用中。

对混合机器解决方案的争论可能来自更希望集中他们的气动功率源（泵和压缩机）的设计人员。非液压解决方案通常要求功率源集中在机器动作的附近。然而，随着在气动组成设备中集成多接口能力的出现，例如，各种现场总线接口，集中控制气动设备的能力变得更容易。

气动控制的进步

伺服气动系统的引进意味着气体力学新的应用，这些学科在不久前，严格保留了电子伺服驱动优化的机制。一个值得关注的应用是在木材厂的机器上控制压力辊（见下图1），该系统由美国俄勒冈州波特兰市的pacific fluid systems公司制造。

当它们通过木材厂的电锯时，控制器定位压力辊，压力辊携带原木、毛方木或按规格裁切的木料。控制压力辊意味着基于以前定义的外型，紧紧地携带原木，并不能损坏它们。

图1. 混合气动解决方案

当它们通过木材厂的电锯时，传感器——控制器——执行机构相结合定位压力辊，压力辊携带原木、毛方木或按规格裁切的木料。压力辊的控制是按照以前定义的轮廓，紧紧地携带原木，并不能损坏它们。

下图2显示由pacific公司设计并制造的压力辊站配置。这些典型的配置用在刨机、轧边机、镶边磨机。木材直线输送速度快到2,000 board-ft/min。根据木材的类型和速度，这些压力辊不得不承受1,200-1,800 磅的力，当它们通过电锯时，阻止木材移动。圆型木材通常是6英寸的孔。

图2. 在压力辊控制环的内部

编程前，圆木的位置和力对压力辊应用非常关键，在更高带宽，比例控制模式下运行，从而使圆木运动到它能减速到最终位置的地方。然后，控制器移动到被控停止位置，并切换力到模式从而承受压力。

pacific 公司的工程部经理tom wells说：“编程前要求的圆木的位置和力对这个应用非常关键，它允许我们在更高带宽，比例控制模式下运行，从而使圆木切换到力模式从而承受适当的压力。这极大地降低了设置时间。”

典型的应用是一种称为轧边机的机器。这个机器有一个双压力辊的站:一个辊输入到电锯，另一个辊从电锯输出。这个应用证实主动阻尼算法的自动调节。

delta computer systems公司位于美国华盛顿州范库弗峰市，该公司ceo steve nylund声称：“在这些技术进步的帮助下，以数量级的程度降低系统要求调节的时间是常见的，对机器制造者和客户来说，降低机器调试的时间是非常重要的。应用允许机器控制设计人员实施高级解决方案的各种标准通信接口也有很大的帮助。”

气动在这种应用的另一个好处是固有的兼容。在表面连续改变的地方，适应偏离比其他技术更快、更有弹性。

nylund 评论说：“新伺服气动系统相对于旧的‘开关’阀运动更平滑、更精确，这些电子式控制，比例伺服阀在配置气动系统的应用中提供更好的选择，不太可能直接影响运动的精度。”

另一个逐渐增长的创新是使能液压能力运动控制。这些控制器使用位置和压力反馈完成闭环控制。这种双反馈控制能力允许控制器补偿经典气动细微差别，例如，空气热胀冷缩和阀的非线性化。一个主动阻尼方法比以前电-气动解决方案提供更稳定的高性能。控制器现在能同时处理一到八个轴。delta的系统包括允许图形调节的控制器中的调节向导（见下图3）。

图3.气动向导

软件里的调节向导使优化伺服气动运动更容易，包括主动阻尼算法的自动调节的优点。

产品经理frank latino说：“任何应用需要快速、涉及许多执行机构的运动的短冲程是一个很好的气动例子，其他适合的应用是在小面积内需要高的力，点对点执行，是否线性或回转。” 他补充说，用户自然想到在无火花应用中气动的可能性，气动在不要求电子执行机构的精度的地方性价比非常高。

混合控制优化冰处理系统

机器人和自动化设备服务公司(raesco)位于美国纽约syracuse市，该公司制造冰处理设备，并提供其他机器和服务。raesco的机器每分钟码垛40袋冰。在开发机器的控制系统时，raesco公司和应用自动化控制公司(aaci)合作，这个公司也在syracuse市，作为控制解决方案的顾问。aaci提供使用机电和气动技术的机器解决方案。

aaci公司提供优化机器设计的控制组件, 该公司的总经理tom swenton说：“我们合作完成一个基于raesco的概念的设计。”

swenton说：“设计从原形到生产经历一些变更，现在的设计实施三个电子伺服控制的轴——两个轴用于搬运小车，一个轴用于吊车系统。我们能提供的这些轴，比气动解决方案速度更高和定位更准确。然而，当它们从进给搬运小车运到整理站时，有四个运动要调整和旋转冰袋。另外，用气动解决方案实施, 有各种夹具和连锁保护。对这些运动来说，这些是合理的选择，因为它们提供更足够的控制以及性价比更高。”

raesco公司的总经理rich huchanski补充说：“因为当冰袋进入整理站时，冰袋外形变化的非常大，气动解决方案提供给我们适应性的能力。当真空吸头和冰袋接触时，使用空气压力测量从而使真空吸头适应冰袋的形状。使用这种兼容性的适应，我们能在它们运到货盘之前调整冰袋一致。”机器有能力举起高达150 磅的冰袋，但是，总的来说，货盘中的冰袋重达300 磅。这种能力表示混合解决方案不仅能优化许多机器的能力，也是最高性价比的解决方案。

bw rogers公司位于美国俄亥俄州马其顿地区，它的控制分销商商务部经理steve whyte 说：“对许多机器来说，气动解决方案由于成本因素仍是首选的。”他引用一个项目，在这个项目中，在检测机器上，itw-akron标准使用所有气动解决方案。whyte说：“机电解决方案比客户认可的成本高很多。”

因此，即使压缩空气的成本持续增加，气动解决方案仍是许多机器制造者的首选。

改进的连接

festo公司 latino说：“以太网技术已经使在工厂自动化中应用的气动设备提升巨大的效率，特别是如果有很高密度的执行机构。考虑到超过2，000个执行机构的安装。阀岛能带多达128个阀的负载，有时会更多。这降低了总阀岛的数量，但是仍有30-40个阀岛。以太网提供带宽在最短时间内实现访问这些阀是可能的。”

按照latino的说法，其他的现场总线系统要求多通道或网络，在硬件、调试和维护上增加的成本。除了带宽的巨大飞跃，it服务，例如网络服务器（web server）、文件传输和e-mail能提供非并行的诊断，特别是用检测设备（checkout test set ，cots）诊断工具和媒介。

latino说，现在，在阀岛中，集成控制使气动功率/控制是一个更好的替代方案。他补充说：“传感器和诊断嵌入到阀岛中，系统诊断算法诊断总的气动系统，使用以太网和开放标准技术，例如opc或工业以太网协议把这些联系起来，从而改进控制系统。”

接下来是什么？

在需要高的力以及要求兼容变化负载变量应用的场合，例如，压力辊、冰袋应用，气动解决方案看起来更好。没有证据表明在不远的将来会有变化。当机电解决方案有时必须解调相似地行为到气动解决方案时，一些公司更积极地集中精力做气动解决方案。移动到没有准确定义的接口的运动控制应用是特别真实的。

其他液压能力

从价格和性能出发点来说，具有大的力或推力要求的机器采用既没气动也没有机电解决方案的部分是现实的。这类机器包括冲床、折弯机、成型机、破碎机等。这些机器使用液压实现要求的力来完成要求的工作很有必要。

第3篇：变压器解决方案范文

关键词：西安电网；变电站；大容量降压变；短路电流；无功补偿

引言

随着经济社会的持续发展和电力系统规模的迅速扩大，电网建设与城市用地之间的矛盾日趋突出。负荷密集地区，如西安地区，甚至出现难以按规划选择变电站站址的情况。解决电网建设与城市用地之间矛盾的措施之一是采用大容量降压变，增加单座变电站建设规模，以减少变电站座数。但单台变压器额定容量的增加和单座变电站建设规模的扩大，可能对供电安全性和可靠性以及上下级电网之间结构及匹配方式产生影响[1]。

文章主要对500MVA/330kV大容量降压变应用及大容量变电站的建设可能存在的问题进行分析，并提出对策和解决方案。重点从短路电流、短路阻抗、无功补偿等方面进行了分析计算，提出了西安电网500MVA/330kV大容量降压变短路阻抗、无功补偿、导线截面等参数的推荐意见。

1 大容量330kV变压器容量的需求

近年来，陕西电网330kV变电站布点较为困难，尤其是西安地区。有的330kV变电站选站工作持续多年，使得原有规划变电站工程进度严重滞后。在工程前期论证阶段，多方专家提出了突破现有330kV变电站规模的方案。近两年的330kV变电站工程中，提出了330kV变电站采用4×360MVA主变，或采用3×500MVA主变的方案。以下从主变压器台数和容量、参数要求等多方面具体比较4×360MVA主变和3×500MVA主变的优缺点。

假定根据负荷预测及电力平衡结果，拟建的新变电站投运时负荷为280MW，投运中期预测值为470MW，根据负荷预测的水平，提出两种主变配比方案，方案一：本期主变容量为2×500MVA，远期主变容量为3×500MVA；方案二：本期主变容量为2×360MVA，远期主变容量为4×360MVA。

（1）供电容量及可靠性比较。以上两个方案的本远期规模比较，方案一的优势在本期N-1的方式下优于方案二，方案二的优势在于远期N-2的情况下供电能力优于方案一。结合目前西安电网实际情况，变电站站址都比较紧张，如果按远期4×360MVA主变规模考虑变电站布置，实施难度较大，因此选择单台主变容量较大的方案具有供电能力强、占地面积小的优点。

（2）损耗比较。从两种主变配比的远期方案来看，方案一远期为3×500MVA，方案二远期为4×360MVA。从两种主变配比方案的损耗比较来看，方案一比方案二每年节省电量为227.7万kW/h，方案一较优。

（3）综合比较结果。从可靠性来说，4×360MVA优于3×500MVA，但西安电网特别是用地紧张的地区330kV变电站落点较难，大容量降压变的应用，为节省变电站占地面积，解决大容量、高密度输变电的问题提供一个有效、可行的解决方案。故陕西330kV变电站整体容量有增大的趋势，规划变电站会采用4×360MVA主变，但在用地特别紧张地区如西安城区会采用3×500MVA主变。

2 大容量降压变的应用对电网的影响

2.1 大容量降压变对短路阻抗的影响

2.2 大容量降压变对短路电流的影响

2.2.1 不同容量变压器低压侧短路电流比较

330kV变电站多台变压器运行时，各台变压器的低压侧母线（35kV母线）是独立的。变压器容量不同，但高压侧、中压侧、低压侧之间阻抗电压差别不大（均归算到变压器高压绕组容量）。

结合陕西电网实际情况，按照330kV变电站主变高压侧开断电流为50kA来校核35kV短路电流水平。通过计算可以看出，在相同的系统短路水平下，500MVA的变压器与360MVA、240MVA变压器比较，35kV母线短路电流分别增大8kA、14kA。

2.2.2 不同容量变压器中压侧短路电流比较

变压器中压侧短路电流增大的原因从各区域电网规划看，负荷中心110kV电网的负荷主要由330kV电网供电，由于330kV电网结构紧密，各地市110kV电网分网运行，110kV电网功能发生变化，逐步由输电转化为配电，因此，330kV变电站中压侧（110kV母线）的短路电流主要受330kV电网短路水平所控制。以下分析330kV变电站采用不同容量变压器对中压侧短路电流影响。

通过计算可知，在相同的系统短路水平下，3台500MVA的变压器（U1-2=10.5%、U1-3=26%、U2-3=12.5%），中压侧短路电流为48.5kA，与3台360MVA、3台240MVA比较，短路电流分别大了10kA、20kA。其原因是变压器总容量不同，变压器等值阻抗相同，容量大阻抗小，短路电流大。

2.2.3 总容量相同变压器中压侧短路电流比较

当变电站变压器总容量相同，台数不同，则短路电流无数量级差别（例如3台500MVA、4台360MVA、6台240MVA）。在相同的系统短路水平下，330kV变电站中压侧短路电流增大的原因不是变压器单台容量增大，而是变电站变压器的总容量的增大。

3 大容量降压变短路阻抗的选择

选择短路阻抗要兼顾短路电流水平和制造成本，在满足短路电流水平的条件下，应尽量取小一些的阻抗电压。各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等各方面进行综合考虑，并以对工程起决定性作用的因素确定[2]。

500MVA变压器的阻抗需综合以下各方面考虑：（1）提高变压器容量后，为了不增大短路电流，可以提高变压器的阻抗。（2）变压器的阻抗提高后，无功损耗的增幅。（3）对于某些变压器厂，变压器阻抗超过某一数值时，常规单柱式结构将存在困难，需采用双柱带旁柱的铁心结构，造价和损耗均会大幅增加。综上所述，提高变压器的高-中阻抗电压，固然可以降低短路电流，但在提高到一定幅度后，会给变压器的结构、造价、电能损耗、无功损耗、电网运行费用等带来更大幅度的增长。因此，变压器阻抗电压的确定，应综合各方面因素，兼顾考虑。（4）通过“不同容量变压器中压侧短路电流比较”分析看出，常规阻抗的3×360MVA主变或2×500MVA变压器并列时，中压侧短路电流已经接近110kV断路器的开断容量，故应采用高阻抗变压器，因此对于阻抗值进行了分析计算。

通过分析计算可知，3×500MVA主变并列运行时，综合考虑系统稳定条件、现有和规划的330kV变电站的330kV设备的开断电流、限制系统短路水平、设备制造能力和变压器自身的经济性， 500MVA/330kV主变建议采用高阻抗变压器，短路阻抗值按以下数值考虑：U1-2=16%、U1-3=40%、U2-3=20%。

4 大容量降压变对母线通流容量的影响

330kV变电站110kV母线通过功率大小主要取决于变压器进线功率大小， 即取决于单台变压器容量大小，也取决于出线回路是否有输入功率（系统电源线），同时与进出线排列和运行方式有关。如果采用500MVA的变压器，110kV母线通过功率至少采用500MVA，母线电流近3000A。目前陕西大容量降压变应用的地区主要是西安电网，不再考虑系统电源线路。因此110kV配电装置不论是采用常规形式还是HGIS，亦或是GIS型式，结合厂家的制造能力，主要设备的选择都不会成为主要矛盾。

5 大容量降压变对无功配置的影响

在目前完成和开展前期工作的工程中，应用了500MVA主变的工程主要分布在西安城市电网，故在近几年甚至相当长的一段时间的，500MVA大容量降压变会应用在城市电网。而目前城市电网的发展，110kV采用了电缆线路，这样与常规的330kV变电站相比，低压侧的无功补偿有了很大的变化。因此，我们对低压无功补偿进行了分析。

5.1 低压电容器的配置

电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡；无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿和用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。500（330）kV变电站，容性无功补偿容量应按照主变压器容量的10%～20%配置，或经计算后确定。

主变损耗校验

（1）经验值校验

（2）综合程序计算

某330kV变本期装设2台500MVA主变，按照主变负载率为65%考虑，主变110kV母线侧最大负荷约为585MW，功率因数0.9计算，每台主变的无功损耗86Mvar。按照主变负载率为80%考虑，主变110kV母线侧最大负荷约为720MW，功率因数0.9计算，每台主变的无功损耗140Mvar。

建议每台主变低压侧装设电容器容量本期为1×（30～40）Mvar，远期为2×（30～40）Mvar，比典型性设计中的电容器减少了组数。

5.2 低压电抗器

高低压并联电抗器的配置需要结合具体的330kV出线规模，线路长度和110kV出线规模，线路长度等，每个变电站的配置方案不尽相同。例如城南330kV变电站，本期为1×45Mvar，远期为2×45Mvar电抗器。

6 导线截面的校核和选取

对于500MVA/330kV变电站，330kV电源进线方案较多，至少2回进线，对于3回进线以上的方案，330kV线路选择压力不大，但对于2回进线考虑N-1方式时，边界条件较为苛刻，故文章仅对2回进线，末端站进行分析，其他形式的进线方式，在工程中可具体研究分析。

330kV导线截面采用双回2×LGJ-300导线或者单回4×LGJ-300导线。2×500MVA时，电缆考虑2500mm2；3×500MVA时，暂考虑2×（1000～1200）mm2并列运行。

7 110kV送出规模和导线截面

考虑500MVA主变主要应用于城市电网，负荷密集区单回送出线路容量较大，且总回路数不应太多，综合考虑3×500MVA变电站110kV出线最终规模为22回。

双回链式接线示意图如下：

（1）双回链式接线，3座110kV变电站主变规模均为3×50MVA，架空线路采用LGJ-2×400，电缆1000mm2。

（2）双回链式接线，3座110kV变电站，其中1座（3×50MVA）、2座规划变（2×50MVA）架空线路采用LGJ-2×240，电缆800mm2。

（3）双回链式接线，2座110kV变电站主变规模均为3×50MVA，架空线路采用LGJ-2×240，电缆630-800mm2。

（4）双回链式接线2座110kV主变规模，其中1座（3×50MVA）、1座规划变（2×50MVA），架空线路采用LGJ-2×240，电缆630mm2。

8 结束语

综上所述，大容量变电站的建设更适应主变容量大型化发展的趋势，它将节约大量站址资源和线路通道资源，更能满足电网建设可持续发展要求。

考虑电网的现状及将来的发展趋势，为解决西安等负荷密集地区用电需求增长与变电站建设用地缺乏的矛盾，陕西电网将出现多个配置330kV、500MVA 变压器的变电站。西安城区变电站将采用大容量降压变是大势所趋，是陕西大容量变电站应用的前沿阵地。

参考文献

[1]孙景强，陈志刚，杨洪平，等.大容量变压器应用时的问题及应对措施[J].电力建设，2008，10.

[2]朱敏华.1500MVA大容量变压器应用若干问题的探讨[J].沿海企业与科技，2009，11.

[3]杨柳，钟杰峰.广东1500MVA大容量变压器短路阻抗的研究[J].电力系统自动化，2008，23.

第4篇：变压器解决方案范文

关键词：防雷、太阳能加热、系统

中图分类号：TE355文献标识码： A 文章编号：

一、防雷系统防雷设计方案

采油计量站一般都运行于“高风险”环境下，既对于雷害风险的“暴露程度”很高，因此需要采取强有力的防护措施。根据《建筑物防雷设计规范》、《石油与石油设施雷电安全规范》、《石油库设计规范》等国家标准及《雷电电磁脉冲的防护》标准，在做好站内防直击雷防护的同时，还需对电源线路做好两级雷电防护。

1、高压电力线的防护

在雷电活动频繁、雷电强度大、雷暴日多的地区，当雷击建筑物附近的交流供电线路时，为防止雷电沿电力线路侵入建筑，对高压电力线以及变压器实施保护。

《建筑物防雷设计规范》要求：在电气接地与防雷的接地装置共用或相连的情况下：当低压电源线路用全长电缆或架空线换电缆引入时，宜在电源线路引入的总配电柜处设过电压保护器，当Y，YNO或D，YN11型接线的配电变压器设在建筑物内或附设与外墙处时，在高压侧采用电缆进线的情况下，宜在变压器高、低压侧各相上装设避雷器，在高压侧采用架空进线的情况下，除按国家现行有关规范的规定在高压侧装设避雷器外，宜在低压侧各相上装设避雷器。

2、建筑内配电线路及设备过电压防护

引入站内的交流电力线宜采用买地电力电缆。其电缆金属护套的两端均应作良好的接地。交流供电变压器高压侧，按供电局要求按照一组无间隙氧化锌避雷针；低压侧，安装开关型电源防雷模块或一级电源防雷箱。变压器的机壳、低压侧的交流N线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近一点接地。

配电屏引出的三根相线及N线，应安装限压型电源防雷模块或电源防雷箱。建筑的电缆金属护套在入室处应作保护措施，电缆内芯线在入室处应加装防雷器，电缆内的空线对亦作保护接地。建筑内所有交直流用电及配电设备均应采取接地保护。交流保护接地线应在接地汇集线上专引，严禁采用中性线作为交流保护接线。

二、专用太阳能加热装置的保养与维护

1、油田专用太阳能加热装置选用可靠高效的集热器件、智能自控的运行模式，在正常使用、连续运行的状态下无须专人值守。

2、油田专用太阳能加热装置的太阳能集热设备由公司专利设计防垢、防泥沙沉积，具有较好的水质适应性。为保持集热性能的持续高效，应定期清洁集热器真空管外壁积尘，及时清除阳光遮挡物；意外损坏（破损、无真空度、脱膜变色等）的真空管须及时更换。

3、油田专用太阳能加热装置PLC可编程操作系统设定的数值请勿随意更改，以免影响系统正常运行。系统管理员可根据系统运行实际情况及当地气候特点参见本说明书适当修改参数。

4、系统控制柜内的漏电空开须由专业电工定期进行漏电测试；

5、系统运行控制执行设备循环泵的过滤器应定期清理，防止水中杂质损坏设备；手动阀门关闭不严时应及时更换。

6、系统管路应定期查看是否有滴漏现象，并及时维修。

7、系统管路保温在每年秋末、春初应各检查一次，确保系统保温效果良好。

8、系统室外循环管路每年入冬前应进行例行检测以保证冬季室外管路保温防冻效果良好。

9、系统集热循环应定期查看是否缺液，判别方法为：在无日照时检查热媒贮热水箱上置压力表数值是否正常（工作压力0.05-0.2Mpa），压力低于0.05Mpa时，请通知专业人员查看判定，进行补液排气处理。避免因集热循环气阻影响集热效果。补液箱内是否有泄压排出的超导液。如有缺液，及时通知专业人员给系统补加。晴好天气下因停电且时间较长时易出现缺液情况。

10、系统集热循环应定期查看是否气阻，判别方法为：晴好天气下集热能力明显降低；集热温度在持续循环状态下高温无变化；集热循环泵及循环管路噪音明显增大。请通知专业人员查看判定，进行排气处理。晴好天气下因停电且时间较长时易出现气阻情况。

11、 系统加热循环应定期查看循环管路上的压力表数值（正常工作压力0.05-0.2Mpa），压力低于0.05Mpa时，请通知专业人员查看判定，进行补液排气处理。避免因换热循环气阻影响换热效果。

12、注意：缺液后请及时补充纯净水，严禁直接添加污水！

13、长时间（特别是夏季）不使用装置，请对现场集热器进行遮挡。

三.自动化计量系统

1、 系统应具有良好的伸缩、扩展性。

可根据实际需求构建系统结构，针对复杂应用，可以模块化的进行系统组合，快速适用需求变化。针对监测点数量，可以减少或增加服务器组服务器数量。

2、 实现B/S 、C/S结构的无缝集成

系统具有多种模式的工作站模式，可针对不同用户的需求，采用不同的工作站模式，有效解决因网络等各种情况引发的各种问题。

3、 系统具有异地远程操作能力

系统可以方便用户进行移动办公，主要能够接入Internet，就能对系统进行操作，能够随时随地的了解系统信息，方便出行。

4、 系统提供数据接口，可以方便的接入其他系统

在构架解决方案时充分考虑了对原有硬件设备和应用软件系统的整合，或以后新系统的升级，从而在利用解决方案构建的新系统保持对原有系统的平滑过渡，保护原有投资;与此同时，解决方案中提供强大的数据源管理功能及各类规范的系统接口，能够与其它系统有效集成。

5、 系统实现内部高效的数据访问和数据交换，实时性优异。

实时性是系统优劣评价的一个关键要素，也是客户评价好坏的关键指标。本解决方案实现了系统内部高效的数据访问和数据交换，系统实时性优异。

6、 解决方案的软硬件设计中贯穿了系统可良好维护的理念，使得解决方案的实施高效，后期维护快捷方便。

7、 系统具有良好的安全保护机制。

系统正常运行的前提是保障安全。系统中涉及的安全因素众多，依托先进的技术和强大的系统能力，解决方案中整合了安全技术，业务数据处理安全技术，防火墙安全技术、数据库安全技术等众多安全技术，从各个安全环节保证整个解决方案的安全可靠。

8、 系统具有良好的可维护性

解决方案的软硬件设计中贯穿了系统可良好维护的理念，使得解决方案的实施高效，后期维护快捷方便。系统的应用平台架构采用三层体系结构，分离了业务处理逻辑、页面处理逻辑和数据操纵逻辑，使得业务系统维护相对简单;方案考虑了用户要求修改、更新的需求，维护简单易行;在数据的维护管理模式上，系统支持对数据的多点维护和维护规则的应用;采用先进和有前瞻性的应用平台体系技术，使得应用系统具有很强的生命力，从而为系统的进一步发展奠定基础。

参考文献：

[1] 李天奎.低产油井多参数计量技术研究[D]. 大庆石油学院 2010

[2] 王建.石化企业现场仪表雷击风险评估及防雷措施[J]. 石油化工技术与经济. 2011(03)

第5篇：变压器解决方案范文

引言

电子产品间会通过传导或者辐射等途径相互干扰，导致电子产品不能正常工作。因此，电磁兼容在电源产品设计中处于非常重要的地位，若处理不当会带来很多麻烦。

开关电源是一个很强的骚扰源，这是由于开关管以很高的频率做开关动作，由此会产生很高的开关噪声，从而会从电源的输入端产生差模与共模干扰信号。同时，开关电源中又有很多控制电路，很容易受到自身和其他电子设备的干扰。所以，EMI和EMS问题在电源产品中都需要重视。

    然而对于一个电源系统内有多个子系统的场合，多个子系统之间的电磁兼容问题就更加尖锐。由于电源产品体积的限制，多个子系统在空间上一般都比较靠近，而且通常是共用一个输入母线，因此，互相之间的干扰会更加严重。所以，这类电源系统除了要防止对其他电源系统和设备的干扰，达到政府制定的标准外，还要考虑到电源系统内部子系统之间的相互干扰问题，不然将会影响到整个系统的正常运行。

下面以一个军用车载电源为例，阐述了在设计中应注意的原则，调试中出现的问题，解决的方案，以及由此得到的经验。

1 电气规格和基本方案

1.1 电气规格

如图1所示。由于是车载电源，所以该电源系统的输入为蓄电池，电压是9～15V。输出供辐射仪，报警器，侦毒器，打印机，电台，加热等6路负载。其电压有24V，12V，5V3种，要求这3种电压电气隔离并且具有独立保护功能。

1.2 基本方案

12V输出可以直接用蓄电池供电，因此，DC/DC变换系统只有24V和5V两路输出。由于要有独立保护功能，并且调整率要求也非常高，所以，采用两个独立的DC/DC变换器的方案。24V输出200W，采用RCD复位正激变换器；5V输出30W，采用反激变换器。图2给出了该方案的主电路图。

2 布局上的考虑

因为，有两路变换器放在同一块PCB上，所以，布局上需要考虑的问题更加多。

1）虽然在一块PCB上，但是，两个变换器还是应该尽量地拉开距离，以减少相互的干扰。所以，正激变换器和反激变换器的功率电路分别在PCB的两侧，中间为控制电路，并且两组控制电路之间也尽量分开。

2）主电路的输入输出除了电解电容外，再各加一颗高频电容（CBB电容），并且该电容尽量靠近开关和变压器，使得高频回路尽量短，从而减少对控制电路的辐射干扰。

3）该电源系统控制芯片的电源也是由输入电压提供，没有另加辅助电源。在靠近每个芯片的地方都加一个高频去耦电容（独石电容）。此外，主电路输入电压和芯片的供电电压是同一个电压，为了防止发生谐振，最好在芯片的供电电压前加一个LC滤波或RC滤波电路，隔断主电路和控制电路之间的传导干扰。

4）为了减少各个控制芯片间的相互干扰，控制地采用单点信号地系统。控制地只通过驱动地和功率地相连，也就是控制地只和开关管的源极相连。但是，实际上驱动电路有较大的脉冲电流，最好的做法是采用变压器隔离驱动，让功率电路和控制电路的地彻底分开。

3 调试中出现的问题及解决办法

该电源系统在调试过程中出现了以下问题：正激变换器和反激变换器在单独调试的时候非常正常，但是，在两路同时工作时却发生了相互之间的干扰，占空比发生振荡，变压器有啸叫声。

这个现象很明显是由两路变换器之间的相互干扰造成的。为了寻找骚扰源而做了一系列的实验，最终证实是由两路主电路之间的共模干扰引起振荡的。具体的实验过程过于繁琐，在这里就不描述了。

这些问题的解决方法有很多种。下面给出几种当时采用的解决方案，以及提出一些还可以采用的方案。

1）在每个变换器的输出侧加共模滤波器这样不仅可以减小对负载的共模干扰，并且对自身的控制电路也有好处。因为，输出电压经过分压后要反馈到控制电路中，如果输出电压中含有共模干扰信号，那么控制电路也会由此引入共模干扰信号。所以，在变换器的输出侧加共模滤波器是非常有必要的，不仅减小对负载的共模干扰，还会减小对控制电路的共模干扰。

2）在反激变换器和正激变换器之间加一个共模滤波器这样可以减少两路变换器主电路之间的传导干扰。因为，反激侧差模电流较小，所以，将共模滤波器放在反激侧，如图3所示。另外，为了防止两路电源之间的相互干扰，共模滤波器设计成π型，这样从每一边看都是一个共模滤波器。

3）将反激变压器绕组的饶法改成原—副—原—副—原—副的多层夹层饶法采取该措施后变压器原副边的耦合更加紧密，使漏感减小，开关管上电压尖峰明显降低。同时共模骚扰源的强度也随之降低。在不采用解决方案2）时，采用本方案也解决了问题。而且，这种方法从根源上改善了电磁兼容性能，且绕组的趋肤效应和层间效应也都会改善，从而降低了损耗。但是，这种绕法是以牺牲原副边的绝缘强度为代价的，在原副边绝缘要求高的场合并不适用。

4）减慢开关的开通和关断速度这样开关管上的电压尖峰也会降低，也能在一定程度上解决问题。但是，这是以增加开关管的开关损耗为代价的。

5）开关频率同步两路变换器的工作频率都是100kHz，但是，使用两个RC振荡电路，参数上会有离散性，两个频率会有一定偏差。这样两路电源可能会产生一个拍频引起振荡。所以，也尝试了用一个RC振荡电路，一个PWM芯片由另一个PWM芯片来同步，这样可以保证严格的同频和同时开通，对减少两路电源之间的干扰会有一定好处。在这个电源系统中，采用的PWM芯片是ST公司的L5991芯片，可以非常方便地接成两路同步的方式，如图4所示。

    6）在二极管电路中串联一个饱和电感，减小二极管的反向恢复，从而减小共模干扰源的强度在电流大的时候，饱和电感由于饱和而等效为一根导线。在二极管关断过程中，正向电流减小到过零时，饱和电感表现出很大的电感量，阻挡了反向电流的增加，从而也减小了二极管上电压尖峰。从电磁兼容的角度讲，是减小了骚扰源的强度。用这种方法抑制二极管的反向恢复也会造成一定的损耗，但是，由于使用的电感是非线形的，所以，额外损耗相对RC吸收来说还是比较小的。

图5（a）是正激变换器在没有加饱和电感时续流二极管DR2的电压波形，较高的振荡电压尖峰是很强的骚扰源。图5（b）是正激变换器在加了饱和电感后的二极管电压波形，电压尖峰明显降低，从而大大减弱了该骚扰源的强度。

7）对反激变换器的主开关加电压尖峰吸收电路尽管反激变压器绕组的饶法有很大的改进，漏感已减小。但是，由于反激变换器的变压器不是一个单纯的变压器，而是变压器和电感的集成，所以，要加气隙。加气隙后的变压器的漏感相对来说还是比较大的。若不加吸收电路，开关管上电压尖峰会比较高，这不仅增加了开关管的电压应力，而且也是一个很强的骚扰源。

图6给出了反激变换器的吸收电路。R1，C1，D组成了RCD钳位吸收电路，它可以很好地吸收变压器漏感和开关管结电容谐振产生的电压尖峰。图7(a)是没有加吸收电路时，开关管上漏—源电压波形，有很高的电压尖峰。图7(b)是加了RCD吸收电路时，开关管上漏—源电压波形，电压尖峰已大大降低。但是，将图7(b)振荡部分放大看，如图7(c)所示，可以发现，又出现了一些更细的振荡电压。该振荡电压是由于漏感和二极管D的结电容谐振产生的，靠RCD电路已经无法将其吸收（R2，C2）。所以，又在开关管的漏—源两端加了RC吸收电路（R2，C2），进一步吸收由于漏感和二极管D的结电容谐振产生的电压尖峰。吸收后的波形如图7(d)所示。

图6和图7

    8）采用软开关电路上述解决方案1）－6）是在不改变现有电路拓扑的前提下降低电磁干扰所采用的方案。其中1）－2）是采用切断耦合途径的方法；3）－6）是减弱骚扰源的方法。实际上，在选择电路拓扑时就可以考虑有利于EMC的拓扑，这样就不容易产生上面的问题。其中采用控制性软开关拓扑就是一个很好的选择。选用控制性软开关拓扑（例如移相全桥变换器、不对称半桥变换器、LLC谐振变换器[4]），不仅可以减少开关损耗，而且可以降低电压尖峰，从而减弱骚扰源的强度。但是，采用缓冲型的软开关拓扑，不仅增加了很多附加电路，并且从降低EMI角度来说也不一定有优势，因为，大多数缓冲型软开关拓扑将原先的振荡能量转移到附加的电路上了，还是会产生很强的EMI。

第6篇：变压器解决方案范文

关键词：音频；陶瓷扬声器；放大器；G类

如今的便携式设备需要更小、更薄、更省电的电子元器件。对于设计小巧的手机，动圈式扬声器成为了制造商能否生产出超薄手机的制约因素。在这一需求的推动下，陶瓷或压电扬声器迅速兴起，成为动圈式扬声器的替代方案。陶瓷扬声器能以超薄、紧凑的封装提供极具竞争力的声压电平(SPL)，具有取代传统的动圈式扬声器的巨大潜力。动圈式扬声器和陶瓷扬声器的区别如表1所示。

驱动陶瓷扬声器的放大器电路具有与驱动传统动圈式扬声器不同的输出驱动要求。陶瓷扬声器的结构要求放大器驱动大电容负载，并在较高的频率下输出更大的电流，同时保持高输出电压。

陶瓷扬声器的特性

陶瓷扬声器的生产工艺与多层陶瓷电容器类似，与动圈式扬声器相比，这种制造技术可以使扬声器厂商更加严格地控制扬声器的容差。严格的容差控制对于权衡扬声器的选择非常重要，也影响着不同生产批次产品音频特性的可重复性。陶瓷扬声器在驱动放大器端的等效阻抗可以近似为主要由一个大电容组成的RLC电路(图1)。在音频频率范围内，陶瓷扬声器通常呈现容性。扬声器的电容特性决定了其阻抗随频率的提高而降低。阻抗有一个谐振点，在这个频点扬声器的发声效率最高。

声压与频率及振幅的关系

陶瓷扬声器两端的交流电压导致扬声器内压电薄膜变形和振动，位移量与输入信号的幅度成正比。压电薄膜的振动使周围空气流动，从而发出声音。扬声器电压升高时，压电元件变形加剧，形成更大的声压，从而增加了音量。陶瓷扬声器制造商通常规定了扬声器的最大驱动电压，典型值15Vp.po。电压最大时陶瓷器件的偏移量达到极限。外加电压大干额定电压时不会导致声压升高，反而增加了输出信号的失真度。

驱动陶瓷扬声器对放大器的要求

陶瓷扬声器制造商规定电压取最大值，即14Vp-p～15Vp-p时声压最大。这样一来，问题就转换成如何在单电源供电时产生这些电压。解决方法之一是用开关稳压器将电池电压升至5Vo借助于5V电压，系统设计师可以选择桥接负载(BTL)的单电源放大器。桥接负载能够在扬声器上产生倍压效果。然而，用5V单电源为BTL放大器供电时，输出电压在理论上只有10Vp-p摆幅。在该电压下陶瓷扬声器无法输出最高的SPL。为了得到更高的SPL，必须采用更高的电源电压。

另一种做法是采用升压转换器将电池电压调节至5V或更高，这种方案本身也存在问题――即所需器件的尺寸。根据电感电流峰值可以判断总体方案的尺寸，为了保证磁芯不会饱和，电感尺寸必须足够大。市场上也可以找到大电流、小尺寸的电感。但这类电感的磁芯饱和电流额定值可能不足以满足要求，在高频条件下不能提供驱动扬声器所需的高压和大负载电流。驱动陶瓷元件需要大电流，同时还要避免出现限流。这是由于高频时陶瓷扬声器阻抗非常低。用来驱动陶瓷扬声器的放大器必须有足够大的驱动电流，当大量高频成分进入扬声器时器件不会进入限流模式。

图2为采用MAX9788 G类放大器的应用电路。G类放大器有两个电源电压幅度，高压和低压。当输出信号较小时采用低压供电；当输出信号需要较高的电压摆幅时，将高压切换到输出级供电。由于G类放大器具有低压电源，因此，当输出信号较小时，效率比AB类放大器高。由于具有高压电源，G类放大器可承受瞬态峰值电压。图2中的MAX9788采用一个片上电荷泵产生与VDD相反的负电源电压。当输出信号需要高压驱动时，负电源电压作用于输出级。MAX9788提供了一种驱动陶瓷扬声器的优化方案，比采用AB类放大器和升压转换器的传统方案更高效。扬声器制造商通常推荐给陶瓷扬声器串联一个固定电阻(R1)，如图2所示。当信号包含大量高频成分时，用该电阻限制放大器的电流输出。在某些应用中，如果传输到扬声器的音频信号的频率响应带宽受到限制，也可以不使用这个固定电阻。对于放大器来说，使用电阻可确保扬声器不发生短路。

现有的陶瓷扬声器电容约为1uF。图2中扬声器的阻抗在8kHz时为20Q，在16kHz时为10Ω。未来的陶瓷扬声器可能具有更大电容，使放大器在相同频率能够提供更大的电流。

陶瓷扬声器与动圈式扬声器的效率

传统动圈式扬声器的效率很容易计算。音频线圈绕组可以近似为固定电阻与一个大电感串联。如果已知扬声器电阻，可用欧姆定律计算负载功率(P)：P=I2R，或P=V×I。扬声器的大部分功率被转变成线圈的热量。由于陶瓷扬声器具有电容特性，因此消耗功率时产生的热量不高。陶瓷扬声器消耗的是“无功”功率。无功功率非常小，与陶瓷器件的损耗因子有关。无功功率产生的热量很少。计算无功功率时不应直接采用公式P=V×I；应采用以下公式计算：

p=(πfCV2)×(COSφ+DF)其中：C=扬声器的容值，V=RMS驱动电压，f=驱动电压频率，cosq0=扬声器电流与电压间的相角，DF=扬声器损耗因子，DF值很低，取决于信号频率及扬声器的ESR。

由于理想的电容器电压和电流之间的相角为90°，并且陶瓷扬声器基本呈容性，cosq0等于零，因此，陶瓷扬声器模型中的电容部分不会产生任何功耗。陶瓷材料和电介质的自身缺点造成扬声器电压落后于扬声器电流一个相位角，该相位角并非精确等于90°。理想相移(90°)与实际相移之间的微小差别定义为损耗因子(DF)。陶瓷扬声器的DF可以等效为一个小的等效串联电阻(ESR)与理想电容器串联。不要将串联电阻与放大器和扬声器之间的隔离电阻混淆。DF是所需频率下ESR和容抗的比值：DF=RESR/Xc

举例来说，电容为1.6uF，ESR为1的陶瓷扬声器，由5VRMS、5kHz信号驱动时，无功功率为：

p=(π×5000×1.6 e-6×52)×(0+0.05)=31.4mW

有功功率

与动圈式扬声器不同的是，虽然陶瓷扬声器本身不消耗有功功率，但是，在驱动放大器输出级以及功放和扬声器之间的外部电阻(R1)(图2)上会产生热量。外部电阻值越大，为放大器分担的耗散功率越大，它以牺牲低频响应特性为代价。驱动10Ω串联电阻的陶瓷扬声器时，总负载功率中无功功率占的比重并不大。大部分功率耗散在外部电阻上。

为了获得较好的低频响应，应选择小的外部电阻，但会要求放大器输出级耗散更大的功率。放大器的效率决定了放大器输出级功率。为获得大功率放大器，需要采用高效解决方案，如D类和G类放大器。负载端串联一个电阻，可以使功率消耗在负载网络，而不是扬声器。即使放大器效率为100％，功率也会消耗在串联电阻上，而非扬声器上。放大器功耗决定了实际器件的封装尺寸，如果必须用高频正弦波驱动陶瓷扬声器，则会消耗大量功率。

第7篇：变压器解决方案范文

本文还提出应用有源式电子式互感器来解决GIS常规互感器价格偏高的问题，力求在保证可靠性的前提下降低工程造价，并且有效解决特高压换流站站用变高压侧小变比CT的饱和问题，为特高压换流站GIS设备应用电子式互感器作出有益的尝试。

关键词：换流站；变压器油-SF6套管；过励磁保护；电子式互感器

1  概况

直流输电主要应用于远距离大功率输电和非同步交流系统的联网，换流站是直流输电系统的核心，完成交流和直流之间的变换。800kV换流站是目前国内电压等级最高的换流站，站用电一般考虑站内引接2回站用电源，站外引接1回站用电源。站内2回站用电源接至站内交流GIS，电压等级为500kV，设置两台站用变压器，低压侧电压等级为10kV。

特高压换流站中500kV交流站用变与GIS连接的方式可采用架空连接和GIL连接等多种方式。

架空连接方式考虑GIS设备套管与站用变采用软导线或管母线连接，避雷器和电压互感器采用AIS设备，布置尺寸偏大。GIS设备与站用变之间有明显的断开点，各类试验相对简单，检修方便。

GIL连接方式考虑变压器采用油-SF6气体套管与GIS设备通过气体绝缘母线(GIL)连接，不出现裸露的导体和引线，布置灵活紧凑，有利于提高设备的可靠性；但避雷器和电压互感器均需采用GIS设备，造价较高，因无明显的断开点，各类试验相对复杂，检修不便。

2油-SF6气体套管简介油-SF6气体套管根据电容芯子的材料可以分为两大类：OIP和RIP两类。

油纸（OIP）套管的主绝缘为油浸纸电容芯子，电容芯子经真空干燥后由变压器油真空浸渍而成；OIP套管具有优良的电气性能，但由于该类套管在运行中可能出现油色谱超标、瓷件爆炸伤人、漏油污染环境及维护费用高等缺点，使OIP套管的应用受到了一定的影响；因此，上世纪60年代国外开始研究RIP干式套管，已克服了OIP套管的缺点。

环氧树脂浸纸（RIP）干式套管起主绝缘作用的电容芯子，是一个圆柱形电容器。它是用绝缘纸和铝箔缠在套管的导电杆上，经真空干燥后浸渍环氧树脂，固化而成。RIP干式套管的制造和测试均达到或超过了IEC60137和GB/T4109的要求。

油-SF6套管大规模应用于核电站、水电站、抽水蓄能电站等工程中，在交流500kV户内变电站中也有应用经验。

3换流站站用变回路配置方案GIS与站用变压器采用GIL连接后，该回路避雷器和电压互感器由AIS改为GIS设备，造价增加，以下重点论述该回路避雷器（MOA）和电压互感器（VT）的配置要求，同时结合国内某特高压换流站交流场地整体布局，对GIL连接方案和架空连接方案进行充分的技术经济比较。

3.1  电压互感器与避雷器配置

本工程交流500kV为一个半断路器接线，两台站用变分别直接上IM和IIM母线。

3.1.1  站用变500kV侧电压互感器配置

根据国家标准的要求，与三相电压量相关的变压器保护主要有过励磁保护和复合电压起动的过电流保护或复合电流保护。

（1）过励磁保护

对高压侧为交流330kV及以上的变压器，为防止由于频率降低和/或电压升高引起变压器磁密过高而损坏变压器，应装设过励磁保护。过励磁保护由电压与频率的比值构成，因每相均要进行判别，需引入三相电压。

结合工程情况，特高压换流站中站用电负荷为10MVA，但考虑到500kV交流变压器额定容量最小不宜低于40MVA，故一般按40MVA选择。所以，换流站中的站用变运行在低负荷，铁芯等金属构件及变压器油温度较低，有利于提高变压器的过励磁能力。此类变压器的正常工作磁通密度一般在1.5~1.6T，饱和磁通密度为1.8~2T。本工程作为受端换流站，经计算，工频稳态过电压1.09p.u，考虑到所连接系统频率基本不变，故可以认为工作磁通密度1.09倍正常磁通密度，在1.635~1.744T，不会导致铁芯饱和。根据变压器过励磁特性曲线，此类运行方式下的变压器在过电压倍数1.1p.u时，可以连续运行。故本工程站用变不会出现过励磁情况，可不装设过励磁保护，无需引入三相电压。

对于某些交流500kV变压器低压侧带有低压无功补偿装置的特高压换流站，配置的交流变压器额定容量一般为120~240MVA。考虑到变压器需要运行在满负荷状态，此类变压器过励磁能力一般为1.05p.u时能连续运行，若要提高过励磁能力，则需增大铁芯截面或增加绕组匝数，需提高设备投资，故建议仍然装设过励磁保护，不提高站用变过励磁水平。

对于工频稳态过电压水平超过1.1p.u的特高压换流站，交流站用变压器也建议装设过励磁保护。

（2）复合电压起动的过电流保护或复合电流保护

交流110kV～500kV降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，相间短路后备保护用过电流保护不能满足灵敏性要求时，宜采用复合电压起动的过电流保护或复合电流保护。复合电压由引入三相电压产生。

经校验，本工程站用变高压侧相间短路过电流保护灵敏系数为11.89，满足灵敏性要求，无需配置复压启动。

由上分析可得，本工程站用变保护不需要配置高压侧VT。同时，计量测量点可以设置在站用变低压侧，故站用变计量测量也不需要配置高压侧VT。

（3）小结

综上所述，结合本工程的实际情况，站用变保护和计量测量系统可不配置高压侧电压互感器。

3.1.2  站用变500kV侧避雷器配置

根据变电站设备实际布置情况，对线路雷电进波对设备的过电压影响，采用电磁暂态计算程序，进行了计算分析，计算结果见表1。

表1 线路雷电过电压电磁暂态计算结果分析

设备

最大过电压(kV)

绝缘裕度(%)

站用变侧不装MOA, 母线不装MOA

站用变侧不装MOA, 母线装MOA

雷电冲击绝缘水平1550kV

雷电冲击绝缘水平1675 kV

出线侧CVT

1025

1008

51/53

母线VT

1174

1045

32/48

交流滤波器

775

753

100/105

换流变

781

768

98.5/101

站用变

1326

1214

16.9/27.7

26.3/27.7

站用变（采用油气套管

1263

1156

22.7/34.1

32.6/44.9

由上表可知，站用变处的过电压达到了1326kV，绝缘裕度为16.9%，低于最小绝缘配合系数25%；如站用变采用油气套管，站用变处的过电压为1263kV，绝缘裕度为22.7%，仍低于最小绝缘配合系数25%。因此，需要采取措施降低其过电压，而在母线上安装一组避雷器可满足要求，母线避雷器应尽量靠近站用变侧；或者可以将站用变的雷电冲击绝缘水平提高到1675kV，同样可以满足绝缘裕度的要求。

根据以上分析，推荐在站用变前安装一组避雷器的配置方式。

3.2  换流站500kV交流场地布置

对于GIL管道连接方案，站用变500kV侧回路避雷器宜采用GIS设备，故站用变回路省去了空气套管和架空线所要求的电气距离要求，站用变占地尺寸大幅降低，可以直接利用GIL管道区域的空余场地布置，不单独增加站用变布置区，使得换流站交流场区域布置更加清晰合理。

油-SF6套管为减小安装法兰的受力，倾斜角度不宜大于30，故推荐竖向安装油-SF6套管。

3.3  技术经济比较

站用变回路选用GIL连接方案与架空连接方案在500kV套管、避雷器及GIL等设备型式及数量上存在不一致，见表2。

表2  GIL连接方案和架空连接方案相关设备配置差异表

站用变回路

相关设备

单价(万)

架空方案

数量

GIL方案

数量

500kV油-空气套管

20

12只

/

500kV油-SF6套管

19

/

6只

500kV AIS避雷器

5.5

6只

/

500kV GIS避雷器

24

/

6只

500kV GIL

1

134m

130m

油坑

0.04

308m3

192m3

经比较设备配置差异，全站两组站用变采用GIL连接方案共节省投资23.64万，并且使得交流区域布置更加合理，节省了独立的站用变场地，同时提高了连接的可靠性，减少了维护工作量。

4  GIL连接方案互感器的选择

在第三章论述中，该换流站站用变回路可以取消回路VT；同时，也提到某些特高压换流站不能取消过励磁保护，则站用变回路VT不能取消，由于常规GIS VT比AIS VT每相需增加投资31.8万，故GIL管道连接方案总体投资反而需要增加。

电子式互感器的应用可以降低工程造价，同时由于罗氏线圈线性度好，抗饱和能力强，能有效解决站用变高压侧小变比CT的饱和问题，所以站用变回路应用电子式互感器很有意义。但是由于处在应用初期，需深入论述方案的可靠性。

为更全面的分析GIL管道连接方案，以下按设置回路电压互感器方案对应用GIS电子式互感器进行方案探讨。

4.1 原理

电子式互感器根据其高压部分是否需要工作电源，可分为有源式和无源式两大类。

对于GIS设备，现阶段选择应用线圈型电子式电流互感器(ECT)和分压型电子式电压互感器(EVT)在技术上比较可靠，在投资上比较节省，以下按此类型电子式电流和电压互感器进行分析。

4.2  站用变回路应用电子式互感器探讨

4.2.1  应用方案

站用变采用GIL管道连接，站用变500kV侧应用GIS型式的ECT和EVT；为考虑站用变各侧互感器特性的一致性，站用变10kV及中性点侧也应用ECT和EVT。

对于电子式互感器方案，对应两种VT设置方式，进行应用探讨。

Ø 方式一：500kV母线设置单相VT，站用变500kV侧设置三相VT

500kV母线单相VT采用常规型式，站用变500kV侧采用三相ECT、三相常规CT和三相EVT；站用变保护、测量、计量及故录采用ECT和本回路EVT，500kV母差保护采用常规CT。

Ø 方式二：500kV母线设置三相VT，站用变500kV侧不设置VT

500kV母线三相VT采用EVT，站用变500kV侧采用三相ECT和三相常规CT；站用变保护、测量、计量及故录采用ECT和母线EVT，500kV母差保护采用常规CT。

4.2.2  方案比较

母线VT对于除站用变外的间隔，仅需提供单相同期用电压，不影响主保护功能，故应用EVT带来的互感器特性不一致方面担忧对于控制保护系统影响不大。故上述两种方式均较为稳妥。

方式一比方式二影响范围更小，可靠性更高，对于除站用变外的其他间隔控制保护系统没有影响，也不存在互感器特性不一致问题，故GIL连接方案应用电子式互感器考虑推荐采用方式一。比方式二需增加2台500kV常规GIS电压互感器，约增加投资80万元。

站用变保护、测控、计量及故录等装置均接入来自ECT和EVT的电流电压数字量，500kV母差保护及断路器保护仍接入常规电流互感器的电流模拟量。

以下就GIL连接方案应用电子式互感器，与架空连接方案应用全常规互感器进行综合比较，相关设备配置差异见表3。

表3  GIL连接方案和架空连接方案设备配置差异表

站用变回路相关设备

单价(万)

架空方案数量

GIL方案数量

500kV油-空气套管

20

12只

/

500kV油-SF6套管

19

/

6只

500kV AIS避雷器

5.5

6只

/

500kV GIS避雷器

24

/

6只

500kV GIS常规CT

18

6只

/

500kV GIS ECT

6

/

6只

500kV AIS常规VT

8.2

6只

/

500kV GIS常规VT

40

2只

2只

500kV GIS EVT

12

/

6只

500kV GIL

1

134m

130m

中性点套管ECT

0.5

/

6只

中性点套管常规CT

0.5

6只

/

10kV开关柜ECT

0.5

/

6只

10kV开关柜EVT

0.5

/

6只

10kV开关柜常规CT

0.5

6只

6只

10kV开关柜常规VT

0.5

6只

6只

合并单元

2.5

/

12只

油坑

/

12.32万

7.68万

经比较设备配置差异，站用变GIL连接方案应用电子式互感器后比架空连接方案应用全常规互感器节省投资约36.84万。本方案考虑到电子式互感器的可靠性问题，尽可能的减小应用电子式互感器所带来的影响范围，仅站用变回路的保护测控、电能表和故障录波装置采集来自电子式互感器的电流电压采样值，其他控制保护设备均保持不变。

5  结论

特高压换流站中，500kV交流站用变采用GIL管道连接方案可以在套管和GIL管道等设备上节省投资，并且优化了交流场布置，提高了连接可靠性，减少了维护工作量，但是也会带来试验和检修的不便。随着GIS设备的普及，GIL连接方案会更多的应用到各种类型的换流站及变电站中，这就需要相关规程规范针对油-SF6套管的特点，调整试验和检修要求，以利于该设备的推广应用。

第8篇：变压器解决方案范文

【关键词】直接空冷机组;冷端传热特性;尖峰冷却系统

0 引言

在一些环境比较特殊的地段，比如煤炭资源丰富，但是水源总量不足，在建设新电厂的时候，往往使用直接空冷系统作为机组凝汽设备。在正常的生产过程期间，汽轮机的背压很难得到控制，容易出现高压现象，这一现象在夏天尤为严重，这在很大程度上影响着直接空冷机组的安全运行。传统的直接空冷机组汽轮机背压下降的方法就是在机组中装置喷水系统，但是一旦升重，这一方法将不能有效控制背压升高，进而严重影响机组的正常运行。这是因为喷水装置的喷水量是有一定限度的，不能从根本上解决背压过高这一问题，只能对此现象进行控制，并且这一现象还会造成直接空冷机组背部出现水垢，不利于散热器的正常工作。为了从根本上解决这一问题，我们必须创新和发展提高直接空冷机组冷端传热性能的方法。

1 直接冷空机组的工作原理

直接冷空机组的工作原理就是通过外界的空气对汽轮机组的发电机进行冷却。该冷却装置主要有五部分组成，排汽管道、空冷凝汽器、真空抽气系统、喷淋系统和冲洗系统。在这五部分系统中，空冷凝汽器是最关键的部分，该系统主要由两部分组成，主凝汽器和辅助凝汽器，这两部分主要是辅助凝汽器借用外界的空气对汽轮机进行冷却降压。凝汽器是对工作环境的要求较高，作为直接冷空机组最关键的部分，凝汽器的工作性能将直接影响着直接空冷机组整体的运行性能。一般的主凝汽器设计为汽水顺流式，辅助凝汽器设计成汽水逆流式。汽轮机的排放的汽体绝大都是通过主凝汽器，只有少部分排汽通过辅助凝汽器。同时在辅助凝汽器的逆流管道部位装置真空系统，通过真空系统保证系统拥有足够的真空度，这样能够有效规避较低温度下管道冻结的发生。

2 直接空冷机组的增容改造

我国早期的直接空冷机组存在很多问题，比如空冷系统散热面积太小，过小的散热面积不能满足实际生产的需求，同时汽轮机和匹配的空冷散热系统很不理想，这样就导致了在较高温度下汽轮机背压相对较高的现象，这一现象在夏季最为严重。传统的降压方法就是在机组中装置喷水系统，装置喷水装置能够在一定范围内控制汽轮机背压升高，但是一旦升重，这一方法将不能有效控制背压升高，还会严重影响正常的生产运行。这是因为喷水装置的喷水量是有一定限制的，不能从根本上解决这一问题，只能对此现象控制，并且这一现象还会造成直接空冷机组背部出现水垢，不利于散热器的正常工作。要想从根本上解决这一问题我们就需要提高汽轮机冷端散热性能，主要采取如下的几种方式：第一，直接空冷机组改造方案;第二，面式间接空冷改造方案;第三，蒸发式尖峰冷却器系统方案。下面我们对这三种方案进行详细的分析研究。

2.1 直接空冷机组改造方案

这一方案主要是通过增加风机单元的数量，直接的增加直接空冷系统散热面积的目的，从而提高直接空冷机组散热的性能。直接空冷系统突破了常规的做法，通过改变二次换热所需要的中间冷却介质，直接空冷系统是通过凝汽器接受来自汽轮机的排汽，然后借助外界的空气将排汽直接冷凝成水滴，通过这样的方式增大散热面积。所以，要想更好的实现直接空冷系统在高温下降低汽轮机的背压，就要对排汽管道，凝水管道和抽真空管道进行创新和优化。这种方案是基于原设备基本不变的情况下进行的，所以改变的优化的措施可能在一定程度上对发电机出线和存在于空冷平台下的设备造成一定程度的影响。

2.2 表面式间接空冷改造方案

这一方案的工作原理主要是发挥了凝结水泵的作用。通过分流一部分蒸汽，让分流的这部分蒸汽流经循环冷凝水的过程中转变成水滴，然后再通过这些凝结水通过汽轮机的回热系统，这样就会带走汽轮机较多的热量，然后通过凝结水泵，将这部分凝结水输送到通风塔，通过外界的空气对这部分凝结水进行冷却，然后温度降低的凝结水就会再次被利用到表面式凝汽器中，这样不断的循环实现汽轮机背压下降的目的。所以要想更好的发挥这一原理来降低汽轮机背压，就需要对凝汽器和凝结水泵和通风塔进行创新和优化。但是这一方案设计中牵扯到的设备可能会使用到较多的面积。并且整个设备的创新和优化过程中投入的成本也会相对较多。

2.3 蒸发式尖峰冷却器系统改造方案

蒸发式尖峰冷却器的工作原理是基于传热学理论进行的，这一系统主要由三部分组成：换热模块部分，水蒸汽循环系统和动力风机部分组成。这些部分共同完成的工作就是制造水蒸汽，利用水蒸汽换热代替原来的湿热换热方式。这样蒸发式尖峰冷却器系统就能够使用很少量的水蒸汽满足换热需求，系统在原来的主排汽管道上另接管道，然后将加热的水蒸汽输送到冷凝器中心冷却，然后被冷却的凝结水再被输送到排汽装置中，管道外壁的水吸收管道内的水蒸汽携带的热量蒸发变成水蒸汽，然后借助风机产生的动力排放到外界空气中去。该系统由于装有抽真空管线，在汽轮机背压较高时，尤其是在炎热的夏季，打开阀门使一部分水蒸汽流经主凝汽器，少部分水蒸汽流经辅助凝汽器，这样就能在一定程度上减缓直接空冷散热器的工作压力，从而能有效的降低汽轮机背压。

综合分析研究以上三种方案，可见蒸发式尖峰冷却系统这一方案是最佳方案。但是在进行方案的选择时要注意，不同的场所，资源环境不同，使用的方案往往是不同的。

3 结语

虽然最佳的方案是蒸发式尖峰冷却系统，但是这一系统在温度不高的阶段，会出现系统增容过大而出现机组阻塞背压部分，这样增加系统的容积将不能达到理想的效果。但是总体上来说，使用蒸发式尖峰冷却系统，能够很好的实现在高温尤其是夏季，有效控制直接空冷机组背压不至于过高，使直接空冷机组冷端传热的特性得到优化。

【参考文献】

[1]孙东海，张树芳，申哲巍.直接空冷机组冷端传热特性研究[J].节能，2012，08：20-24+2.

[2]张亚玲.直接空冷机组冷端传热特性研究[J].科技与企业，2013，18：284-285.

[3]周兰欣，杨靖，杨祥良.600MW直接空冷机组变工况特性的研究[J].动力工程，2007，02：165-168+217.

[4]周兰欣，杨靖，杨祥良.200MW直接空冷机组变工况特性研究[J].汽轮机技术，2007，02：118-120+124.

第9篇：变压器解决方案范文

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