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變壓器解決方案范文第1篇

【關鍵詞】距離繼電器；遠后備保護；變壓器低壓側(cè)故障；負荷阻抗

1999年3月，西北某110kV變電站10kV饋線發(fā)生短路故障，該饋線保護正確跳閘，當重合于故障時，該饋線開關爆炸，又造成變電站內(nèi)發(fā)生多處故障，雖然主變復合電壓閉鎖過流保護中的過流元件動作，但由于電壓取自高壓側(cè)，故障殘壓高于整定值，導致主變后備保護拒動。

同時，由于上一級變電站出線保護的整定范圍不及主變低壓側(cè)，致使故障長時間不能切除，在故障發(fā)展的過程中，直流電纜發(fā)生短路故障，總開關跳閘，全站失去直流電源，長時間存在的短路電流致使主變高壓側(cè)繞組短路，上一級變電站的線路保護動作，將故障切除，故障持續(xù)時間達到4分鐘之久[1]。目前，烏魯木齊電網(wǎng)發(fā)展迅速，但是在大規(guī)模的城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造中，由于設計水平、設備制造工藝水平的差別較大，很難避免上述情況的發(fā)生，所以依靠變電站的保護已不能可靠保證快速切除故障，因此，在上一級變電站的出線保護裝置中，設置能切除變電站低壓側(cè)短路故障的遠后備保護是十分必要的。

1.110kV線路保護后備保護配置原則

按照中華人民共和國電力行業(yè)標準《3kV ～110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程》的基本原則要求：“3kV～110kV電網(wǎng)繼電保護一般采用遠后備原則。即在臨近故障點的斷路器處裝設的繼電保護或斷路器本身拒動時，能由電源側(cè)上一級斷路器處的繼電保護動作切除故障?！睂τ跓o法得到遠后備保護的電力設備，應酌情采取相應措施，防止同時失去主保護和后備保護?！?/p>

2.Y，d11接線變壓器低壓側(cè)故障分析

對于110kV系統(tǒng)Y，d11接線的變壓器，其低壓側(cè)一般為小電流接地系統(tǒng)，在發(fā)生接地故障時不會有零序電流的產(chǎn)生，所以只需分析兩相短路和三相短路故障。當變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)中只有正序分量，三相對稱，故反映在高壓側(cè)的短路電流也為三相對稱，不存在序分量角度轉(zhuǎn)換不一致的問題，各相間和接地距離繼電器的測量阻抗都等于故障點到保護安裝處的總阻抗，并且能準確反應故障點位置。

Y，d11變壓器低壓側(cè)發(fā)生兩相短路故障時，高壓側(cè)電流有如下特點：故障落后相（C相）電流最大，與其余兩相相位相反，其幅值為其余兩相（A相和B相）的2倍，不存在零序分量。

目前，我局110kV系統(tǒng)采用三相跳閘方式，故在Y，d11變壓器低壓側(cè)發(fā)生故障時只要正確選擇滯后相的測量阻抗就可以準確判斷故障點到保護安裝處的阻抗，正確切除故障，從而實現(xiàn)可靠的遠后備保護。

3.關于解決線路遠后備保護問題的方案分析

在我局所管轄的110kV電網(wǎng)中，存在很多短線路帶大阻抗變壓器的情況，按照規(guī)程要求，電源側(cè)線路保護應滿足對變壓器低壓側(cè)的遠后備保護靈敏度，但是由于變壓器低壓側(cè)常常負荷電流較大，在正常運行時，其負荷阻抗較小，距離III段保護在做遠后備時往往躲不過負荷阻抗，下面提出幾種解決這類情況的方法：

3.1 在線路保護設備選型中考慮采取負序阻抗元件作為后備距離的保護裝置

3.1.1 對負序元件在各種情況下的動作情況加以分析

（1）正常運行

采用負序阻抗繼電器，在正常運行時，不存在負序電壓和負序電流，因此，繼電器不受負荷的影響，保護裝置可靠不動作。

（2）正方向兩相短路故障

當發(fā)生正方向兩相短路故障時，變壓器低壓側(cè)的故障屬于線路距離III段保護的區(qū)內(nèi)故障，這時負序電壓繼電器開放，保護裝置可靠動作。

（3）反方向兩相短路故障

當發(fā)生反向故障時，一方面可以通過負序阻抗元件的偏圓特性保證反方向故障不動作，另一方面由于此保護作為遠后備保護，整定時間較長，同樣可以保證反方向故障時不誤動。

（4）低壓側(cè)三相短路故障

當發(fā)生變壓器低壓側(cè)三相故障時，由于不存在負序電壓和負序電流，負序阻抗元件不動作，一般在阻抗平面上第一象限設置一個上拋圓阻抗元件，解決了三相短路故障靈敏度和躲負荷阻抗之間的矛盾。

綜上所述采用負序阻抗繼電器的優(yōu)點在于其實現(xiàn)相對簡單，并且邏輯也很簡單，判據(jù)相對較少，并且可以做到在各種情況下可靠動作。

3.2 在III段距離繼電器特性中采用四（多）邊形的判定方式

圓特性由于在躲負荷阻抗方面有一定的局限性，距離III段保護常用四（多）邊形特性。因為四（多）邊形動作特性阻抗繼電器能較好地符合短路時測量阻抗的性質(zhì)，反映故障點過渡電阻能力強，同時較好的解決了躲負荷阻抗和做遠后備時的靈敏度要求之間的矛盾。

3.3 在整定計算時通過限制負荷電流來保證遠后備靈敏度

本文前面已經(jīng)提到，由于變壓器低壓側(cè)負荷較重，所以負荷電流較大，導致的負荷阻抗太小，無法躲過定值而產(chǎn)生誤動的可能性，當電源側(cè)線路保護裝置在原理上不滿足解決躲負荷阻抗和保靈敏度要求時，只能通過對現(xiàn)場運行時對變壓器低壓側(cè)負荷電流的限制來滿足負荷阻抗大于整定值的要求，這樣，在整定計算時定值上保證遠后備的靈敏度要求，但是這樣做缺點也是明顯的，一方面，限制負荷電流可能使變壓器利用率下降，導致變壓器效率較低，影響到經(jīng)濟效益；另一方面，在實際運行中，做到合理限制負荷電流也是比較困難的。這種情況可以在以后大規(guī)模的設備換型時逐步解決。

4.結(jié)束語

本文針對110kV線路距離保護III段做變壓器低壓側(cè)遠后備中存在的問題進行了理論分析，并對目前幾種解決遠后備靈敏度不足和躲負荷阻抗之間矛盾的方法進行了分析，通過比較得出了目前解決該問題三種方案的優(yōu)缺點，目前，我局110kV電網(wǎng)的設備換型的規(guī)模很大，本文對今后的設備換型中值得注意的方面提出了一定的建議。

參考文獻

[1]王梅義.電網(wǎng)繼電保護應用[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2]李園園，鄭玉平.距離繼電器作為變壓器低壓側(cè)故障遠后備時的性能[J].電力系統(tǒng)自動化，2006，8（10）：30-15.

[3]楊旭東，變壓器角接側(cè)兩相故障的遠后備保護問題[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，25（9）：45-46.

變壓器解決方案范文第2篇

關鍵詞：電氣設備；配電變壓器；重過載；負荷預測

中圖分類號：F407.6電 文獻標識碼：A 文章編號：

1引言

當受電器因機械故障、因瞬間電流變化或超銘牌使用設備等的原因使電源、變壓器等承受接近或超過其正常的負載時，稱為重載、過載。電氣設備發(fā)生重載、過載故障(不包括短路事故)是允許有一定持續(xù)時間的，若超過這個時間，將因熱效應等導致絕緣受損，設備損耗增加等情況，進而引發(fā)短路，燒損設備，或產(chǎn)生其他嚴重后果。因此怎么用去分析重載過載情況，從而解決電氣設備的重過載問題成為現(xiàn)時供電所的必須解決的問題之一。

2電氣設備重過載的類型

（1）變壓器的重過載。指的是配電變壓器在使用中，因正常周期使用，設備故障或用戶設備啟動等情況下，引起配電變壓器超過其銘牌80%或超過100%使用的情況。

（2）中低壓線路網(wǎng)的重過載。電流通過導線會發(fā)熱，導線在不超過65C時，能夠通過而不使導線過熱的電流量，稱導線的安全載流量，接近安全載流量的80%或超過100%時，稱配電線路的重載、過載。

（3）其他設備的重過載。如盤柜、電容器等。

以上幾項主要的配電網(wǎng)設備都根據(jù)配電變壓器的容量而進行配置，因而在配電變壓器不重載運行的情況下，其配套設備也不在重過載運行，因此我們在這里著重分析重過載配變的運行數(shù)據(jù)及解決方案。

3配電變壓器的重過載

3.1 變壓器的過載及耐受過載電流的時間

(1)據(jù)有關文獻介紹，按GB1094標準生產(chǎn)的油浸式變壓器，其允許的過載負荷倍數(shù)及持續(xù)時間如表1所示。

表1 油浸式變壓器允許過負荷倍數(shù)及持續(xù)時間

(2)油浸式自然循環(huán)冷卻變壓器允許的過負荷運行及持續(xù)時間。當過負荷與額定負荷之比為1-3時，允許的過負荷時間分別是24 h(環(huán)境溫度為0℃)、lOh(環(huán)境溫度為10~C)、5 h(環(huán)境溫度為20~C)、3 h(環(huán)境溫度為30~C)和1 h30min(環(huán)境溫度40~C)

(3)不明標準(其他)的變壓器允許過載倍數(shù)及持續(xù)時間如表2所示。

表2 不明標準(其他)變壓器允許過載倍數(shù)及持續(xù)時間

(4)各類干式變壓器的允許過載倍數(shù)及持續(xù)時間與油浸式變壓器差不多。由以上可知，當變壓器事故負荷與其額定負荷之比為1-3時，其允許過負荷的時間為2 h，油浸式自然循環(huán)冷卻，在環(huán)境溫度為30～40℃時(我國平均最高氣溫)，也是在1-3倍，持續(xù)2 h左右，即在允許過負荷的時間內(nèi)，保護電器可以不動作。

4配電變壓器的重過載運行的危害

4.1長期重過載的影響和危害

（1) 繞組、線夾、引線、絕緣及油的溫度將會升高，且有可能達到不可接受的程度，如配電設備火災；

（2) 配電變壓器絕緣將會受到損害，增加內(nèi)部故障的風險，減少設備的使用壽命；

（3) 套管、分接開關、電纜終端接線裝置和電流互感器等也將受到較高的熱應力，從而使其結(jié)構和使用安全裕度受到影響。

（4) 使得配套設備如電力電纜、中低壓導線等也進入重過載運行。從而增加配網(wǎng)網(wǎng)的運行風險。

4.2 短期過負荷的影響和危害

短期增加負載將會使運行條件中的故障風險增加。短期過負載會使導體熱點溫度上升，可能使絕緣強度呈暫時性的降低。但是，接受這種短時過載條件可能比失去供電更好些。這類過負載預計是很少發(fā)生的，然而，一旦出現(xiàn)時，應在短時間內(nèi)迅速降低負載或切除變壓器，以免發(fā)生故障。這種負載允許時間小于整個變壓器的熱時間常數(shù)，并且它也與過負載前的運行溫度有關。一般來說，它小于半小時。

5配電變壓器的重過載分析及解決方案

5.1 數(shù)據(jù)分析來源

（1）計量自動化系統(tǒng)的負載曲線。

（2）現(xiàn)場實測的各路支線負載情況。根據(jù)計量自動化系統(tǒng)規(guī)定相應的時段進行測量。

5.2 預防性的分析解決方案

在配網(wǎng)運行中，采取配電變壓器的負荷預測對設備的負載情況進行預防性監(jiān)控，根據(jù)預測的結(jié)果進行分析處理。在這里采用的是配電變壓器與氣溫的負荷特性進行預測，得出的結(jié)果再根據(jù)現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)進行對0.4KV線路的負荷情況進行預測。司前所某臺區(qū)的分析見表3：

表3 2010年新建舊鄉(xiāng)府臺區(qū)各項負荷數(shù)值如下

因氣溫與負荷的數(shù)學模型較為復雜，此分析采取分段方法，粗略計算單位溫度下的負荷升降變化。以下先分析各項負荷與氣溫的曲線關系，見圖1圖2圖3。

圖1負荷最大值與平均氣溫的溫升曲線

負荷最大值的明顯變化集中在27-29C區(qū)間范圍變化，其他溫度變化較為平穩(wěn)，由此看出在29C以上溫度對該臺區(qū)影響更為嚴重。

月平均負荷平均值與平均氣溫的曲線：

圖2月平均負荷平均值與平均氣溫的曲線

（一）曲線與最大負荷類似。

每月日最大平均負荷與平均溫度曲線：

圖3每月日最大平均負荷與平均溫度曲線

由以上圖表可以看出，該臺區(qū)在27C-29C間的溫升降差速度最為明顯，計算分析后得出下表4：

表427C-29C間的溫升降差速度的計算

按照2011年氣溫上升預測（氣象局預測數(shù)據(jù)），上升0.7-0.9C，取值0.9C，計算得2011年最高有功負荷為378W，最高負荷達78%，出現(xiàn)在7月中下旬（極端溫度時間區(qū)域）。

（二）各路支線負荷情況預測。

（1）臺區(qū)用戶成分構成

新建舊鄉(xiāng)府用電比例如下：

住宅及商業(yè)用電占用電的4%，普通工業(yè)占96%，見圖4。同樣溫升對占普通工業(yè)為主的臺區(qū)有類似影響，負荷增加原因為對設備降溫投入及生活用電的降溫需求。

圖4住宅及商業(yè)和普通工業(yè)的用電占比

（2）出線負荷比例

以本月的隨機日負荷曲線為依據(jù)見圖5，進行參考點取點：

圖5月隨機日負荷曲線圖

以上看出去11時、15時測量各路支線的高峰電流作采取相似時間段進行實測。當日數(shù)據(jù)采集表見表5.

表5 日數(shù)據(jù)采集表

根據(jù)用電及實測得出甲乙出線負荷比例見表6。

表6 甲乙出線負荷比例

（3）計算預測2011年線路低壓線路主線負載情況

負荷按照預測78%的平均出現(xiàn)比例，計算出每路支線2011年出現(xiàn)的負荷見表7。因?qū)嵉販y量的時間差，可能造成最后預計的電壓有所差別，但差別影響較少。

表72011年甲乙出線負荷的計算結(jié)果

出線名稱 實地測量（或從系統(tǒng)中導出）的電壓、負荷數(shù)據(jù) 預測2011年最大負荷時的數(shù)據(jù) 結(jié)論

該回低壓線路首端電流I（A） 該回低壓線路首端電流Im（A） 支線主線型號 額定電流

從以上的幾項預防性分析數(shù)據(jù)中，根據(jù)數(shù)據(jù)情況結(jié)合現(xiàn)場，可以制定更換配變、更換導線等相關措施應付未來的設備重過載情況。

5.3 現(xiàn)時存在的重過載情況分析及處理

5.3.1 現(xiàn)存變壓器重過載的幾個類型

（1）小工業(yè)私增容；

（2）大型機械的啟動電流；

（3）居民用電的增加。

5.3.2 解決方案

（1）針對小工業(yè)私增容情況，我所采取的方法如下：安裝限流裝置。首先，營銷線從電量數(shù)據(jù)中分析出每月電量增加比率異常的工業(yè)二級用戶，對其進行用電檢查。如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)私增容情況，則要求安裝限流裝置。如加裝限流裝置都不能降低配電變壓器的負載，則采取綜合臺區(qū)錯峰用電的辦法，按時段進行用電。我所計劃下半年對此類型較多的臺區(qū)進行安裝限流裝置。

（2）針對大型機械的啟動電流方案。啟動電流是指電氣設備（感性負載）在剛啟動時的沖擊電流，是電機或感性負載通電的瞬間到運行平穩(wěn)的短暫的時間內(nèi)的電流的變化量，這個電流一般是額定電流的4-7倍，國家規(guī)定，為了線路的運行安全及其它電氣設備的正常運行，大功率的發(fā)動機必須加裝啟動設備，以降低啟動電流。沖擊電流是指輸入電壓按規(guī)定時間間隔接通或斷開時,輸入電流達到穩(wěn)定狀態(tài)前所通過的最大瞬間電流。常見的交流電機的啟動方法有直接啟動，串電阻啟動，自藕變壓器啟動，星三角減壓啟動及變頻器啟動的方法來減小對電網(wǎng)的影響。供電所根據(jù)實際情況，通知用戶進行就地的整改。

（3）針對居民用電增加無法滿足用電需求的，建議采取新增電源點進行解決。

6建議

（1）投入更多資金進行增加電源點，減少配變重過載情況。

（2）多利用信息化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的掌握通知，如利用計量自動化系統(tǒng)進行負荷的實時報警通知相關人員等手段，可以對配網(wǎng)的其他設備進行更多的運行情況掌握。

（3）加強重過載設備的巡視。

7結(jié)束語

解決配變的重過載情況，可以解決配套的盤柜、開關、導線等的負載情況，但以上的分析解決方案，只針對整套設備的配置方案，在實際中，還要通過設備的巡視，對每個單獨的設備進行掌握。以上分析根據(jù)“一點數(shù)據(jù)，多點延伸”的原則進行，如有特殊情況應單獨進行分析。

參考文獻：

[1] 孫振，路洋.電力系統(tǒng)負荷預測方式綜述[J]. 黑龍江電力.2005.

變壓器解決方案范文第3篇

鑒于廠用變壓器作為水力發(fā)電系統(tǒng)中重要一次設備，其運行情況將直接影響整個系統(tǒng)的安全運行，針對銅街子水電站干式廠用變壓器運行后線圈均出現(xiàn)整體下沉的現(xiàn)象，分別從廠用變壓器的生產(chǎn)、安裝、使用情況等多方面入手，逐項剖析故障產(chǎn)生的原因并提出了解決方案。

關鍵詞:

干式變壓器;支撐絕緣子;線圈下沉;故障診斷;對策

銅街子水電站于1985年開工，1992年投產(chǎn)發(fā)電。原廠用變壓器為油浸自冷式，因變壓器已經(jīng)連續(xù)運行近20年，設備絕緣出現(xiàn)老化現(xiàn)象，加之銅街子電站機組增容改造之后廠用系統(tǒng)負荷增大，現(xiàn)有廠用變壓器容量已經(jīng)不能滿足設備安全運行需求［1］，因此決定于2013年開始對廠用變壓器逐步進行更換。由于油浸式變壓器運行維護工作量大，出現(xiàn)故障后有污染環(huán)境的風險，而干式變壓器防火性能好，基本免維護，不污染環(huán)境，經(jīng)過對比分析，決定將原油浸式變壓器改為干式變壓器，新干式變壓器型號為SCLB12－2000/13．8，容量為2000kV•A，首臺干式廠用變壓器于2014年5月投入運行。銅街子水電站11F、14F機組分別在2014、2015年完成增容改造，廠用變壓器均由油浸式更換為干式，原型號為S7—1600∕15，容量為1600kV•A，更換后型號為SCLB12－2000/13．8，容量為2000kV•A，2臺新廠用變壓器為同一型號，均為上海富士電機變壓器有限公司生產(chǎn)制造。2015年11F機組按照檢修計劃退出運行狀態(tài)轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，檢修人員對1號廠用變壓器進行檢查時發(fā)現(xiàn)，變壓器線圈上端部分支撐絕緣子松動，通過進一步核查發(fā)現(xiàn)，變壓器線圈下端部支撐絕緣子墊塊被壓縮變形傾斜，線圈出現(xiàn)整體下沉現(xiàn)象，鑒于此情況，檢修人員著手對14F機組4號廠用變壓器進行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)4號廠用變壓器線圈同樣下沉，情況與1號廠用變壓器相同。

1變壓器線圈下沉的原因

1)環(huán)境因素。因干式變壓器在帶電運行過程中，鐵芯片及線圈在電磁力的作用下，會出現(xiàn)一定程度的電磁震動，長期震動可能會使支撐絕緣子墊塊壓縮變形，同時由于變壓器運行過程中線圈的銅損以及鐵芯的鐵損會產(chǎn)生熱量發(fā)熱，正常工作時線圈溫度能夠達到65℃，而變壓器工作環(huán)境溫度約為36℃，使得線圈下方的支撐絕緣子墊塊溫度升高，長期運行后絕緣子墊塊逐漸軟化傾斜，最后導致線圈整體下沉。

2)材質(zhì)及結(jié)構。由于上海富士電機變壓器有限公司屬于日資企業(yè)，廠家在設計變壓器時會根據(jù)用戶使用地點的地質(zhì)結(jié)構使用不同強度的支撐絕緣子墊塊，本產(chǎn)品按照日本(ATN)指導設計，支撐絕緣子墊塊標準線圈自重的應力小于29N/cm2。絕緣子墊塊(HT)直徑60mm，面積2828mm2，絕緣子墊塊(LT)直徑45mm，面積1590mm2，高壓線圈(相)重量為420kg，低壓線圈(相)重量為190kg，原墊塊(HT與下夾件之間)每相5塊，線圈自重應力為4200/28．28/5=29．7N/cm2。原墊塊(LT與下夾件之間)每相4塊，線圈自重應力為1900/15．90/4=29．9N/cm2。通過計算發(fā)現(xiàn)，計算值與設計標準值(29N/cm2)非常接近，絕緣子墊塊裕量較小，原墊塊安裝如圖1所示。綜上所述，廠用變壓器絕緣子墊塊因設計裕度較小加之墊塊在工作溫度影響下發(fā)生軟化，使得變壓器線圈在自重力的作用下發(fā)生下沉。

2處理方法與結(jié)果

1)方法。變壓器線圈下沉的原因分析清楚后，制定了變壓器線圈下沉的處理方案:把變壓器線圈支撐絕緣子墊塊更換為強度更高的支撐絕緣子墊塊，并在高壓側(cè)線圈(相)與夾件之間增加一組支撐絕緣子及墊塊，在低壓側(cè)線圈(相)與夾件之間增加兩組支撐絕緣子及墊塊，如圖2所示。按照處理方案增加墊塊:高壓側(cè)線圈(相)與夾件之間增加一組支撐絕緣子及墊塊，低壓側(cè)線圈(相)與夾件之間增加兩組支撐絕緣子及墊塊。高壓側(cè)計算應力為4200/28．28/6=24．8N/cm2，低壓側(cè)計算應力為1900/15．90/6=19．9N/cm2。計算值滿足線圈自重的應力小于設計值(29N/cm2)的要求。

2)結(jié)果。通過采取更換支撐絕緣墊塊材料、增加墊款數(shù)量的方式對變壓器進行處理后，對變壓器進行了相關試驗，試驗結(jié)果均無異常［2］。經(jīng)過長時間運行觀察，目前設備運行良好，線圈未出現(xiàn)下沉的情況。

3結(jié)語

近年來，因干式變壓器結(jié)構穩(wěn)定、免維護等優(yōu)點，其普及率越來越高，而變壓器作為重要的一次設備，常規(guī)的維護檢查工作能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，確保設備的安全運行，銅街子電站2臺廠用變壓器線圈下層問題的解決方案，為其他電站干式變壓器的維護檢查提供了思路。

參考文獻:

［1］王田，萬亞濤．水布埡水電站發(fā)變組保護的應用及改進［J］．水電與新能源，2011(5):21－25

變壓器解決方案范文第4篇

關鍵詞：采油；潛油電泵；潛油電泵配電；電潛泵配電撬

中圖分類號：P742 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）24-0083-02

1 概述

目前機械采油已成為石油生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，由于斜井與水平井大量投產(chǎn)，無桿潛油電泵因此得到大量應用，尤其是在海洋鉆井平臺上應用最廣。

由于采油工藝要求，采油電泵需要大揚程、大排量，導致電機功率高；由于油井井孔的尺寸限制，要求導線截面不能大，因此潛油電泵電機具有大功率、高電壓（3～0.66kV）、小電流特點，使得采油電泵配電不同于常規(guī)動力配電，電泵配電裝置多為高壓設備或高壓與低壓設備混合配置，需要獨立的變壓器提供特定電壓輸出，變、配電裝置多為一對一井式設置。實際應用中，不論是陸地還是海上石油平臺，采油電泵配電裝置均為平面布置安裝，設備相對分散，占用平面空間較大，高電壓設備多，不利于安全生產(chǎn)。如果采用現(xiàn)有箱式變電站結(jié)構，設備全部安裝到箱體內(nèi)，三臺以上變壓器需要較大的箱體，占用空間大。因此，如何解決上述現(xiàn)有技術的不足，是這次研究的主要內(nèi)容。

2 潛油電泵配電系統(tǒng)組成

潛油電泵系統(tǒng)組成：（1）井下機組部分，包括潛油泵、油氣分離器、保護器、潛油電機、潛油電纜；（2）輔助設備，包括扶正器、井下傳感器、單流閥、泄油閥、井口穿越器等其他設備；（3）配電設備，包括變壓器、控制啟動柜、接線盒。

配電設備主要為潛油電泵提供所需的電力能源；電機啟動和控制調(diào)節(jié)是潛油電泵系統(tǒng)的重要組成部分。

現(xiàn)實中潛油電泵單泵配電方式有兩種：

一種方式是：輸入10（6）kV電壓；先經(jīng)降壓變壓器降壓到0.4kV，由0.4kV低壓配電及電機拖動控制開關控制，再經(jīng)升壓變壓器至3～0.66kV，連接潛油電泵，稱為“高低高”配電方式，單井實施方案：是由線路10/0.4kV臺式變壓器或10/0.4kV變電所提供提供0.4kV，由0.4kV低壓配電及電機拖動控制開關與升壓3～0.66kV變壓器組合安裝在箱式柜內(nèi)，配出連接潛油電泵。

另一種方式是：輸入10（6）kV電壓；先經(jīng)降壓變壓器降壓到3～0.66kV，再經(jīng)電機拖動控制開關控制，連接潛油電泵，稱為“高高”配電方式，現(xiàn)場單井實施方案：是由線路或開閉所提供10kV，由10/3～0.66kV變壓器提供供電，與電機拖動控制開關組合安裝在箱式柜內(nèi)，配出連接潛油電泵。

圖1為四口井（“高高”）潛油電泵配電現(xiàn)場照片，是由兩套二口井潛油電泵配電裝置組合而成，占用空間90m2左右（15×6m）。

海洋石油生產(chǎn)平臺的潛油電泵配電安裝與布置情況與陸地平臺略有區(qū)別，控制方式基本為“高低高”配電拖動型式，一般設有10/0.4kV總降壓變壓器室，低壓配電、電泵拖動控制配電室和0.4/2kV升壓變壓器區(qū)，所有電氣設備在同層分區(qū)平面布置。

例如在20口井的海洋石油生產(chǎn)平臺上，升壓變壓器區(qū)安裝布置大約需要80～100m2，配電室需要占用60～80m2，總降壓變壓器需要占用40～50m2左右，合計低限占用空間180m2左右，即使考慮到部分電氣設備重疊安裝，需要的空間也不會小于160m2，而這已是比較緊湊的布置設計了。

以上，通過對潛油電泵配電系統(tǒng)的接線組成原理、實際配電設備組成以及安裝布置設計的分析研究，可以發(fā)現(xiàn)雖然現(xiàn)有電泵配電方式技術成熟，但安裝方式不論是在陸地上還是在海上石油平臺上，多井采油電泵配電裝置均為平面布置安裝，設備現(xiàn)場組裝連接，這種安裝方式設備分散，占用空間相對較大，設備現(xiàn)場安裝連接占用時間

較長。

3 新型采油電泵一體化配電裝置設計

如何減少現(xiàn)場安裝時間，加快油井投產(chǎn)速度；減少占用空間，方便運行維護；實現(xiàn)標準化設計、一體化集成制造；自動化運行管理；達到提高建設速度、質(zhì)量、效益、節(jié)能和安全生產(chǎn)的目的。

解決方案一：采用“高低高”配電方式，稱為降壓型電潛泵配電撬。

方案組成：由高壓開關柜、10/0.4kV降壓變壓器、電機拖動控制柜（直接啟動或變頻啟動控制）、升壓變壓器和鋼結(jié)構撬體組成。鋼結(jié)構撬為雙層結(jié)構，底層是箱體、頂部是平臺，底層箱體安裝高壓開關柜、降壓變壓器和電機拖動控制柜；頂部平臺安裝升壓變壓器，設備采用平面與立體三維空間布置，組合成一種新型采油電泵一體化集成配電裝置。

解決方案二：采用“高高”配電方式，稱為直配型電潛泵配電撬。

方案組成：由高壓開關柜、10/3～0.66kV降壓變壓器、電機拖動控制柜（直接啟動或變頻啟動控制）和鋼結(jié)構撬體組成。鋼結(jié)構撬為雙層結(jié)構，底層是箱體、頂部是平臺，底層箱體安裝高壓開關柜和電機拖動控制柜；頂部平臺安裝降壓變壓器，設備采用平面與立體三維空間布置，組合成一種新型采油電泵一體化集成配電裝置。

以上兩種方案可按輸出回路數(shù)組合成單回路、雙回路、四回路及六回路四種類型配電撬，每路輸出回路對應控制一臺電泵，輸出回路均有獨立的專用升壓或降壓變壓器提供特定的輸出電壓，電機拖動控制成套裝置有工頻、變頻、和工頻、變頻組合式控制方式，安裝微機保護控制裝置、現(xiàn)場總線連接及通信模塊聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠傳自動化控制。

4 結(jié)語

技術特點：（1）功能齊全，兩種方案分別集成有10kV開閉所配電、10/0.4kV變電、電機拖動控制、獨立的輸出變壓器等多功能于一體；（2）結(jié)構緊湊，長寬高可控制在7×3×3.5m范圍，節(jié)約占用空間，易于標準化生產(chǎn)、運輸、施工及運行管理；（3）智能化，可實現(xiàn)遠程自動化

控制。

變壓器解決方案范文第5篇

關鍵詞：電源；子系統(tǒng)；電磁兼容

引言

電子產(chǎn)品間會通過傳導或者輻射等途徑相互干擾，導致電子產(chǎn)品不能正常工作。因此，電磁兼容在電源產(chǎn)品設計中處于非常重要的地位，若處理不當會帶來很多麻煩。

開關電源是一個很強的騷擾源，這是由于開關管以很高的頻率做開關動作，由此會產(chǎn)生很高的開關噪聲，從而會從電源的輸入端產(chǎn)生差模與共模干擾信號。同時，開關電源中又有很多控制電路，很容易受到自身和其他電子設備的干擾。所以，EMI和EMS問題在電源產(chǎn)品中都需要重視。

然而對于一個電源系統(tǒng)內(nèi)有多個子系統(tǒng)的場合，多個子系統(tǒng)之間的電磁兼容問題就更加尖銳。由于電源產(chǎn)品體積的限制，多個子系統(tǒng)在空間上一般都比較靠近，而且通常是共用一個輸入母線，因此，互相之間的干擾會更加嚴重。所以，這類電源系統(tǒng)除了要防止對其他電源系統(tǒng)和設備的干擾，達到政府制定的標準外，還要考慮到電源系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)之間的相互干擾問題，不然將會影響到整個系統(tǒng)的正常運行。

下面以一個軍用車載電源為例，闡述了在設計中應注意的原則，調(diào)試中出現(xiàn)的問題，解決的方案，以及由此得到的經(jīng)驗。

1電氣規(guī)格和基本方案

1.1電氣規(guī)格

如圖1所示。由于是車載電源，所以該電源系統(tǒng)的輸入為蓄電池，電壓是9～15V。輸出供輻射儀，報警器，偵毒器，打印機，電臺，加熱等6路負載。其電壓有24V，12V，5V3種，要求這3種電壓電氣隔離并且具有獨立保護功能。

1.2基本方案

12V輸出可以直接用蓄電池供電，因此，DC/DC變換系統(tǒng)只有24V和5V兩路輸出。由于要有獨立保護功能，并且調(diào)整率要求也非常高，所以，采用兩個獨立的DC/DC變換器的方案。24V輸出200W，采用RCD復位正激變換器；5V輸出30W，采用反激變換器。圖2給出了該方案的主電路圖。

2布局上的考慮

因為，有兩路變換器放在同一塊PCB上，所以，布局上需要考慮的問題更加多。

1）雖然在一塊PCB上，但是，兩個變換器還是應該盡量地拉開距離，以減少相互的干擾。所以，正激變換器和反激變換器的功率電路分別在PCB的兩側(cè)，中間為控制電路，并且兩組控制電路之間也盡量分開。

2）主電路的輸入輸出除了電解電容外，再各加一顆高頻電容（CBB電容），并且該電容盡量靠近開關和變壓器，使得高頻回路盡量短，從而減少對控制電路的輻射干擾。

3）該電源系統(tǒng)控制芯片的電源也是由輸入電壓提供，沒有另加輔助電源。在靠近每個芯片的地方都加一個高頻去耦電容（獨石電容）。此外，主電路輸入電壓和芯片的供電電壓是同一個電壓，為了防止發(fā)生諧振，最好在芯片的供電電壓前加一個LC濾波或RC濾波電路，隔斷主電路和控制電路之間的傳導干擾。

4）為了減少各個控制芯片間的相互干擾，控制地采用單點信號地系統(tǒng)?？刂频刂煌ㄟ^驅(qū)動地和功率地相連，也就是控制地只和開關管的源極相連。但是，實際上驅(qū)動電路有較大的脈沖電流，最好的做法是采用變壓器隔離驅(qū)動，讓功率電路和控制電路的地徹底分開。

3調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決辦法

該電源系統(tǒng)在調(diào)試過程中出現(xiàn)了以下問題：正激變換器和反激變換器在單獨調(diào)試的時候非常正常，但是，在兩路同時工作時卻發(fā)生了相互之間的干擾，占空比發(fā)生振蕩，變壓器有嘯叫聲。

這個現(xiàn)象很明顯是由兩路變換器之間的相互干擾造成的。為了尋找騷擾源而做了一系列的實驗，最終證實是由兩路主電路之間的共模干擾引起振蕩的。具體的實驗過程過于繁瑣，在這里就不描述了。

這些問題的解決方法有很多種。下面給出幾種當時采用的解決方案，以及提出一些還可以采用的方案。

1）在每個變換器的輸出側(cè)加共模濾波器這樣不僅可以減小對負載的共模干擾，并且對自身的控制電路也有好處。因為，輸出電壓經(jīng)過分壓后要反饋到控制電路中，如果輸出電壓中含有共模干擾信號，那么控制電路也會由此引入共模干擾信號。所以，在變換器的輸出側(cè)加共模濾波器是非常有必要的，不僅減小對負載的共模干擾，還會減小對控制電路的共模干擾。

2）在反激變換器和正激變換器之間加一個共模濾波器這樣可以減少兩路變換器主電路之間的傳導干擾。因為，反激側(cè)差模電流較小，所以，將共模濾波器放在反激側(cè)，如圖3所示。另外，為了防止兩路電源之間的相互干擾，共模濾波器設計成π型，這樣從每一邊看都是一個共模濾波器。

3）將反激變壓器繞組的饒法改成原—副—原—副—原—副的多層夾層饒法采取該措施后變壓器原副邊的耦合更加緊密，使漏感減小，開關管上電壓尖峰明顯降低。同時共模騷擾源的強度也隨之降低。在不采用解決方案2）時，采用本方案也解決了問題。而且，這種方法從根源上改善了電磁兼容性能，且繞組的趨膚效應和層間效應也都會改善，從而降低了損耗。但是，這種繞法是以犧牲原副邊的絕緣強度為代價的，在原副邊絕緣要求高的場合并不適用。

4）減慢開關的開通和關斷速度這樣開關管上的電壓尖峰也會降低，也能在一定程度上解決問題。但是，這是以增加開關管的開關損耗為代價的。

5）開關頻率同步兩路變換器的工作頻率都是100kHz，但是，使用兩個RC振蕩電路，參數(shù)上會有離散性，兩個頻率會有一定偏差。這樣兩路電源可能會產(chǎn)生一個拍頻引起振蕩。所以，也嘗試了用一個RC振蕩電路，一個PWM芯片由另一個PWM芯片來同步，這樣可以保證嚴格的同頻和同時開通，對減少兩路電源之間的干擾會有一定好處。在這個電源系統(tǒng)中，采用的PWM芯片是ST公司的L5991芯片，可以非常方便地接成兩路同步的方式，如圖4所示。

6）在二極管電路中串聯(lián)一個飽和電感，減小二極管的反向恢復，從而減小共模干擾源的強度在電流大的時候，飽和電感由于飽和而等效為一根導線。在二極管關斷過程中，正向電流減小到過零時，飽和電感表現(xiàn)出很大的電感量，阻擋了反向電流的增加，從而也減小了二極管上電壓尖峰。從電磁兼容的角度講，是減小了騷擾源的強度。用這種方法抑制二極管的反向恢復也會造成一定的損耗，但是，由于使用的電感是非線形的，所以，額外損耗相對RC吸收來說還是比較小的。

圖5（a）是正激變換器在沒有加飽和電感時續(xù)流二極管DR2的電壓波形，較高的振蕩電壓尖峰是很強的騷擾源。圖5（b）是正激變換器在加了飽和電感后的二極管電壓波形，電壓尖峰明顯降低，從而大大減弱了該騷擾源的強度。

7）對反激變換器的主開關加電壓尖峰吸收電路盡管反激變壓器繞組的饒法有很大的改進，漏感已減小。但是，由于反激變換器的變壓器不是一個單純的變壓器，而是變壓器和電感的集成，所以，要加氣隙。加氣隙后的變壓器的漏感相對來說還是比較大的。若不加吸收電路，開關管上電壓尖峰會比較高，這不僅增加了開關管的電壓應力，而且也是一個很強的騷擾源。

圖6給出了反激變換器的吸收電路。R1，C1，D組成了RCD鉗位吸收電路，它可以很好地吸收變壓器漏感和開關管結(jié)電容諧振產(chǎn)生的電壓尖峰。圖7(a)是沒有加吸收電路時，開關管上漏—源電壓波形，有很高的電壓尖峰。圖7(b)是加了RCD吸收電路時，開關管上漏—源電壓波形，電壓尖峰已大大降低。但是，將圖7(b)振蕩部分放大看，如圖7(c)所示，可以發(fā)現(xiàn)，又出現(xiàn)了一些更細的振蕩電壓。該振蕩電壓是由于漏感和二極管D的結(jié)電容諧振產(chǎn)生的，靠RCD電路已經(jīng)無法將其吸收（R2，C2）。所以，又在開關管的漏—源兩端加了RC吸收電路（R2，C2），進一步吸收由于漏感和二極管D的結(jié)電容諧振產(chǎn)生的電壓尖峰。吸收后的波形如圖7(d)所示。

圖6和圖7

8）采用軟開關電路上述解決方案1）－6）是在不改變現(xiàn)有電路拓撲的前提下降低電磁干擾所采用的方案。其中1）－2）是采用切斷耦合途徑的方法；3）－6）是減弱騷擾源的方法。實際上，在選擇電路拓撲時就可以考慮有利于EMC的拓撲，這樣就不容易產(chǎn)生上面的問題。其中采用控制性軟開關拓撲就是一個很好的選擇。選用控制性軟開關拓撲（例如移相全橋變換器、不對稱半橋變換器、LLC諧振變換器[4]），不僅可以減少開關損耗，而且可以降低電壓尖峰，從而減弱騷擾源的強度。但是，采用緩沖型的軟開關拓撲，不僅增加了很多附加電路，并且從降低EMI角度來說也不一定有優(yōu)勢，因為，大多數(shù)緩沖型軟開關拓撲將原先的振蕩能量轉(zhuǎn)移到附加的電路上了，還是會產(chǎn)生很強的EMI。