并联供电范文-盘古文库

并联供电范文

来源：盘古文库

作者：火烈鸟

2025-09-20

并联供电范文（精选7篇）

并联供电第1篇

多个开关电源模块并联运行虽然提高了可靠性,并能实现电路模块标准化等优点,但是并联工作的各个电源模块特性不可能完全一样,若不采取处理可能会影响其中的模块承受较大的输出电流,引起分配电流不均,导致该模块甚至整个电源系统的故障。因此,在多模块并联运行系统中必须引入有效的均流控制策略,从而使各模块均匀地承担负载功率,提高系统的可靠性。

1 DC-DC模块设计方法及实现方案

本系统实验电路采用TI公司的开关降压转换集成芯片TPS5430构成DC-DC主电路,TPS5430内部集成PWM产生电路、高位场效应管驱动电路以及110m欧低导通电阻的NMOS开关管,效率高达95%,输出电流最高可达到3A,有较宽的输出电压范围。TPS5430固定500KHz开关频率,因此可采用较小的滤波电容、电感消除纹波。同时,TPS5430集成度高,只需要配合少量外围元器件(自举电容、起储能与滤波作用的电感与电容、反馈电阻),构成BUCK电路,即可高效、精确、稳定地得到输出电压,单电源模块应用原理图如图1所示。

(1)二极管的选取。为了达到高效率,要使用压降小并且恢复速度快的续流二极管D1。普通的二极管,正向压降比较大,同时,由于开关管高速地在导通与截止状态之间转换,普通二极管反应速度不够快,二极管会大量发热并且使TPS5430的输出波形也会受到影响,整个系统的效率很低。

(2)输出滤波器的选择。电感L1和电容C1是DC-DC输出滤波器的关键,它们共同担负着储能与滤波的作用。在设计输出滤波器时,可以选择一阶LC滤波器或二阶甚至更高阶LC滤波器,但兼顾到对效率及纹波的要求,可选择低阶滤波,以降低滤波器的消耗。由于TPS5430开关管的工作频率为500KHz,频率较高,故对电容电感的选择已经较为苛刻。

2 均流控制方法及实现方案

主从均流法、输出阻抗法、最大电流自动均流法、平均电流自动均流法和外加均流控制器法等是目前开关电源并联供电系统常用的均流方法,其中最大电流自动均流法具有均流精度高、负载调整率高、动态响应好、易于实现冗余的特点而得到广泛应用。负载共享控制器UCC39002设计原理是根据最大电流自动均流法设计,它控制多个独立电源或者DC/DC模块并联供电自动均流的理想选择。

在本系统实验电路中,使用两片UCC39002实现均流控制。在DC-DC模块正常工作时,将两路UCC39002的均流母线LS连接,根据UCC39002均流原理,UCC39002将会自动选出电流最大的一路,并将最大的一路电源作为主电源,此路UCC29002内部的三极管截止,即没有电流流入其A D J脚,故该路中只是反馈线上比无UCC39002时多了一个小电阻R4。而电流较小的另一路电源成为从电源,均流母线上的电压将由主电源的输出电流决定,从电源的UCC39002接收到母线上的信号后,会控制从电源DC-DC模块稍稍提高输出电压,具体工作原理是,从电源UCC29002内部三极管导通,此三极管发射极有一个500Ω电阻到地,此时通过该三极管的电流即为VEAO/500,有此附加电流流过R4后,A点电压下降,从而B点基准电压也下降,而不再是1.22V,此时为了使VSENSE恢复到1.22V,TPS5430将增加PWM脉冲宽度,增加Vout从而提高该路电流输出,减小与主电源的电压差,通过减小从电源与主电源的电压差来提高该路输出电流,从而达到均流。

3 过流保护故障与自动恢复方法及实现方案

在本系统实验电路中,采用硬件电路实现。当开关电源的输出电流超过规定值时,利用电阻采样转换为电压与可预置的基准电压比较后,控制TPS5430的开关频率输出使能端ENA,也可设计为控制继电器断开负载,起到保护作用。为了实现自动恢复功能,本系统设计了单稳态触发延时电路,每次触发后系统停止工作可预值时间后,继续检测过流故障是否已经被排除。如果过流故障排除,系统自动恢复。

4 结论

根据所设计的实验电路,我们试制了实验样机,通过实验数据测试与分析,调整实验负载电阻至额定输出功率为32W工作状态下,供电系统的直流输出电压Vout维持在8.0±0.28V之间,纹波电压峰峰值在30mV左右,供电系统的效率高达93.6%,调整负载电阻至额定电流值范围内的任意输出电流值,两个电源模块的输出电流的相对误差绝对值小于3.2%,均流效果非常好,同时该系统集成性高,电路结构简单,所用器件少,还不易发热,保证了整个系统高效、稳定、可靠的运行。

摘要：开关电源模块并联供电系统是大功率输出、不间断供电电源技术发展方向之一。本文提出了一种开关电源模块并联供电系统的设计思路。

关键词：电源开关,并联,供电

参考文献

[1]孙道宗,王卫星等.基于TPS5430和MAX1674的智能充电器.电子设计工程,2010,18(8):145.

并联供电第2篇

在以交流电源为主电源的飞机供电系统中, 变压整流器是直流供电系统的核心设备, 承担着为飞机直流用电设备提供直流电能的任务。为保证供电容量和供电可靠性, 现代飞机大多采用多台变压整流器并联供电, 当某一变压整流器因故障而停止供电时, 另一台变压整流器可以继续供电[1]。但是, 并联供电也带来新的问题, 那就是各电源的输出电流能否相等。如果供电不均衡, 就可能使输出电流小的电源的功率不能充分利用, 而输出电流大的电源却有烧坏的危险。因此, 变压整流器作为飞机供电系统的二次电源设备, 具有三台并联运行、两台并联运行等多种工作模式, 其性能状态的好坏关系到电源系统的工作可靠性, 对飞行安全具有直接影响。

1 故障原理分析

各型飞机直流电源系统的结构、特点、性能指标各有差别, 但主要电气设备基本相同。

1.1 某型飞机直流电源系统结构

某型飞机直流电源系统构成如图1所示。该型飞机直流电源是机上二次电源, 主要由3台变压整流器、左右直流保护配电装置、供电管理中心PCU (控制整个交、直流供电系统) 构成, 为飞机直流负载提供额定电压为28.5V的直流电。直流供电系统由“左”和“右”两个独立的通道组成。正常供电时, “左”通道由1号变压整流器供电, “右”通道由2号和3号变压整流器并联供电。每个通道设有主汇流条和应急汇流条, 在正常状态下二者互相连接。每个通道的应急汇流条上, 各并联连接一组蓄电池。2个蓄电池作为应急电源, 在供电系统处于应急状态时, 向机上应急负载供电。左、右直流保护配电装置中, 设有霍尔传感器, 用来感受主馈线中的电流值及电流方向。当主馈线中的正向电流大于10A, 正向电流继电器接通;当主馈线中的反向电流达25~40A时, 反向电流磁保持继电器动作, 断开反流通路。

直流保护配电装置在直流电源系统中承担着关键的作用, 它与供电管理中心PCU配套使用, 用于控制3组变压整流器与机上直流配电系统之间的接通和断开, 并当变压整流器或其馈线发生故障时进行反流保护, 同时对机上直流配电系统实施控制和保护, 并输出相应的指示信号。

该型飞机自列装部队以来, 直流电源系统多次出现变压整流器报警现象。在地面检查过程中, 多功能显示器上多次显示“1个整流装置故障”告警现象, 地勤人员通过维护监控板 (MMP) 进行查看故障代码, 基本为2号或3号整流装置出现正向电流故障, 尤其是3号整流装置出现正向电流故障占较大比例。

1.2 负载均衡分配必须具备的条件

据文献[2]、[3]所知:要实现并联运行的两台变压整流器负载分配均衡 (ΔI=0) , 必须同时具备四个条件[3]:

①两台变压整流器的空载电压相等, 即U10=U20;

②两台变压整流器的正线电阻相等, 即R+1=R+2;

③两台变压整流器的负线电阻相等, 即R-1=R-2;

④两个变压整流器电压调整率相同, 即K1=K2。

条件 (1) 和 (4) 由变压整流器自身参数决定, 与外电路无关。条件 (3) 、 (4) 与外电路有关, R+l、R+2为变压整流器TRU1、TRU2正接线柱到配电板之间的总线路电阻, 包括导线电阻、导线连接处的接触电阻、接触器触头的接触电阻等, 简称正线电阻;R-l、R-2为变压整流器TRU1、TRU2负接线柱到地之间的线路电阻, 它包括导线电阻、导线连接处的接触电阻, 简称负线电阻。

仅正线电阻不相等, 负载分配有如下特点:

(1) 正线电阻小的变压整流器输出电流大, 正线电阻大的变压整流器输出电流小。

(2) 负载为零时, 两台变压整流器电流都为零。

(3) 负载增大时, 正线电阻小的电流增大得快, 而正线电阻大的电流增大得慢。

1.3 常用维护方法

因此, 早期维护工作时, 当飞机出现“1个整流装置故障”告警后, 通过加载方法可使告警信号消失。并且经过查阅故障代码, 该告警信号为正向电流故障。通过分析变压整流器的负载均衡性特点, 结合故障现象及处理结果可以得出, 3个并联工作 (应急汇流条连接接触器BTB3接通) 的变压整流器运行出现一定的不均衡。轻载时, 某一变压整流器输出电流较小, 致使正向电流故障继电器未工作 (电流小于10A) 或断开 (电流小于6A) , 产生“1个整流装置故障”告警信号。

当维护人员接通着陆灯后 (相当于负载增加了近80A) , 由于总负载的提高, 使得每一个并联的变压整流器输出电流得以增大, 原来输出电流较小的变压整流器告警信号消失。这种方法只是验证了在总负载超过一定值的基础上, 并联供电的每一个变压整流器输出电流均能超过10A, 而且飞机正常空中飞行过程中负载一般都能达到一定的程度, 因此这种检查与判断方法是基本合理的。但是由于该方法没有明确并联供电的均衡程度, 因此存在一定的空中故障隐患。

通过接通着陆灯的方法排除并联运行不均衡故障无效, 说明此时总负载增加了近80A后, 并联运行的均衡性仍然比较差。如果通过地勤人员打磨清洗直流输出端电连接片后故障情况好转, 说明故障主要原因为变压整流器正线电阻及负线电阻的不同, 尤其是正线电阻过大导致的变压整流器负载不均衡。正线电阻、负线电阻的变化与变压整流器外部电路相关, 与直流电源系统的电路保护设备、控制设备等连接电阻有关。

2 故障现象及原因分析

该型飞机变压整流器主要有三类故障现象:

2.1 正向电流故障

在变压整流器输出电流小于6A时, 可引起正向直流保护配电装置内电流继电器释放, 判断为正向电流故障。主要原因可能有:变压整流器输出馈线断路、变压整流器输入电源断路器断开、外接负载过小不能正常接通正向电流继电器或变压整流器损坏。故障原因如图2所示。

2.2 反向电流故障

在变压整流器出现反向电流达到25~40A时, 判断为反向电流故障。主要原因可能有:变压整流器输出馈线短路, 变压整流器内部短路, 变压整流器内部器件损坏引起输出电压低于电网电压等。

2.3 电压超差故障

当变压整流器输出电压持续低于18V或高于40V时, 判断为变压整流器电压超差故障。其主要原因是变压整流器内部故障或输入电压过高或过低。

3 影响变压整流器负载失衡的原因

变压整流器的空载电压和电压调整率这两项指标也直接影响着并联供电的均衡性, 这两项指标与变压整流器内部的电磁泄漏程度、变压器原副边是否存在匝间短路、整流管内部损耗、电连接点接触电阻等问题有关。新机电气线路接触电阻一般比较稳定, 引发故障的主要原因是变压整流器空载电压及电压调整率的不同导致并联运行失衡。

变压整流器内部含有大功率电力电子器件和变压器组件, 在工作过程中产生大量的热量, 因此变压整流器内部通过三相异步电动机驱动的风扇进行同步散热, 只要变压器一开始工作, 风扇随即工作。在长期工作过程中, 灰尘会流入变压整流器内部, 在某些部位表面形成一定的灰尘积累, 这对内部器件的散热是很不利的。同时如果空气潮湿也会引起绝缘下降、短路等危害, 从而引起变压整流器的空载电压和电压调整率发生变化, 导致并联运行的变压整流器发生均衡性故障。

4 结束语

飞机上座舱仪表中的直流电压表用于检测左、右直流主汇流条的电压值, 但是缺少直流电流表检测变压整流器的输出电流, 不能帮助维护人员进行并联供电均衡性检测。在目前的维护工作中, 对于并联供电均衡性的判断是非常重要的, 这体现在两个方面:一是日常检查工作中, 不能通过量化的检测进行合理的判断;二是在换件后或者维修后, 不能通过电流检测来验证工作的质量以及并联供电的均衡, 来保证空中的供电安全。因此, 建议配套专用的为检测设备, 能够同时检测并联变压整流器的输出电流, 并实现电流波形的全程显示, 便于均衡判断以及故障分析。

摘要：现代飞机直流电源系统多采用并联运行的多台变压整流器供电, 供电可靠性、容量增加的同时也容易带来供电失衡的故障。以某型飞机直流电源系统供电为例, 分析系统结构、运行原理、故障现象及原因, 提出了改进措施。

关键词：变压整流器,并联,均衡性,故障

参考文献

[1]严东超.飞机供电系统[M].北京:国防工业出版社, 2010.

[2]战祥新, 郝世勇, 司剑飞.某型航空变压整流器并联运行负载均衡性研究[J].电子设计工程, 2016 (8) :168-173.

并联供电第3篇

目前,电视台的很多设备中都有大容量高频开关直流电源,这些直流电源对设备运行的稳定性起着决定性的作用,多模块并联运行的分布式电源代替单一集中式电源供电已经成为一种趋势[1],它能提高电源模块的功率密度、提高系统的灵活性,使电源系统的各个模块的功率半导体器件的电流应力减少,重量和体积下降,从而提高了系统的可靠性[2]。笔者针对电视发射机中高频开关直流电源部分加以设计,设计要求如下:任意调整负载电阻,保持输出电压为UO=(8.0±0.4) V,系统可以在最大4 A的电流情况下稳定运行,且效率高于60%;任意调整负载电阻,可以按照设定自动分配电流,每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于2%;具有负载短路保护及自动恢复功能,保护阈值电流为4.5 A。

1 系统整体设计方案

系统整体设计主要包括两路单片机PWM可控的DC-DC电源设计和利用单片机自带的AD反馈做模糊控制,进行两路并联电源的电流分配设计,系统设计框图如图1所示。

2 系统的硬件设计

系统的硬件主要分成两个部分,ACDC系统电源供电电路和STC12C5204AD单片机控制的两路开关电源并联电路组成。

2.1 ACDC电源电路

系统供电需要一个+25 V的直流电压,采用SW2263芯片控制的隔离反激式电源,如图2所示,交流220 V市电输入,经过整流桥后,得到接近300 V的直流非隔离电压,由SW2263产生的脉宽可调方波控制MOSFET的开启与关断[3],使得变压器的原边线圈不断地储能,当MOSFET关断后,再通过变压器的副边线圈将储存的能量释放,以TL431所稳的2.5 V为参考电压通过光耦反馈到SW2263的第2管脚,不断调整SW2263方波脉宽,使得副边上产生的电压经过快恢复二极管整流后得到所需的+25 V直流电压。

2.2 开关电源并联电路

本系统工作电压为AC-DC电路提供的+25 V直流电压,而两路PWM脉宽由STC12C5204AD单片机提供,频率为24 kHz。由于输入电压为+25 V,因为单片机输出的PWM无法直接控制SFR9034开关管的导通与截止,采用两路9014三极管做驱动,能轻松控制两路SFR9034开关管的导通与截止。由于两个开关电源并联使用,有时输出电流过大以及防止电流倒灌或停止工作,故在输出端分别接了大电流肖特基二极管IN5822,电路如图3所示。

4 系统的软件设计

本系统是通过单片机对两个开关电源模块的PWM分别控制,并根据反馈回来的比例参数进一步调整两个电源模块的电流。最终使得反馈回的电流比例与所设定的比例相等。调整过程为单片机上电后,先稳定输出一个8 V的电压,维持几十毫秒,接着通过AD端采样并计算得到当前流过负载的总电流,并且得到两路电源流经负载的电流比值;将此比值同设定比例比较,如不等则调整两个电源模块是否与最终各电源模块输出的电流比例与预设比例相等,程序主流程图如图4所示。

5 测试结果

测试结果如下:

1) 调整负载电阻至额定输出功率工作状态时,输出电压为7.96 V,效率能达到73.4%。

2) 调整负载电阻,使2个模块输出电流之和为1.0 A,1.5 A和4.0 A时,测试数据如表1所示。

3) 调整负载电阻,使负载电流IO在1.5～3.5 A之间变化时 (测试点为2 A),测试设定电流比例与实测电流比例之间的关系,测试数据如表2所示。

6 结束语

根据上述测试数据,由此可以得出以下结论:

1) 系统的整个调节过程中输出电压始终是8 V,效率达到75%以上;

2) 在总电流分别为1 A或4 A时,电流分配比始终为1∶1,误差小于2%,1.5 A时电流分配为1∶2;

3) 在总负载电流为1.5～3.5 A之间变化时,通过键盘给定指定比例,测试结果显示两者电流之比呈递增关系,存在细微误差。

目前产品正在试用阶段,在通过相关部门检测后,有望规模量产。

参考文献

[1]甘德成,谭海龙,冯力方,等.开关电源模块并联供电系统[J].宜宾学院学报,2011(12):40-43.

[2]黄靖.基于模糊PID控制的开关电源并联供电系统设计[J].河南城建学院学,2011(6):39-42

并联供电第4篇

中平能化集团尼龙化工公司总变电站在初步设计和安装时,为限制系统短路电流,使6kV高压断路器的选择经济、合理,减少一次性投资,在两台主变压器6kV出线侧各加装了一台阻抗百分值为6%的电抗器。前期运行中起到了较好地限制短路电流的作用(历次6kV系统短路故障时断路器均能可靠切断短路电流),但也存在着大量的电能损耗。随着公司用电负荷的进一步增加(130t锅炉约需4000kW),电抗器本体流过电流时产生的电能损耗更加明显(发热)。同时,大电机启动时产生的压降对系统供电质量的影响也已不可忽视,严重时可能引起380V系统接触器配电的设备停车,影响生产装置的正常运行。目前在启动大电机时以调节主变分接头提高6kV电压的方式,部分抵消启动时的电压降,对全公司所有用电设备的绝缘均有不良影响。

1 改善供电质量,降低能耗

在两台电抗器的两侧各并联一台高速大容量开关,以实现以下目的:

(1)正常运行时高速开关闭合,短接电抗器,以消除电抗器本体流过电流时产生的电能损耗。

(2)正常运行时高速开关闭合,短接电抗器,以消除大电机启动时电抗器本体产生的压降,改善供电质量。

(3)短路故障发生时,高速开关在极短的时间内(故障电流的第一个周波的1/10处)断开,使电抗器投入,使短路电流限制在6kV断路器的遮断电流之内。

故障时的短路电流发生过程如图1(实线部分)所示。

Imax:无电抗器时系统短路电流最大值;Imax′:t1时刻高速开关断开,投入电抗器后系统短路电流的最大值。高速大容量开关的性能要求:

(1)快速性。要求在5ms(20ms的1/20)之内判断出短路故障,并能可靠断开,即在短路电流周期分量的第一个周波未达最大值以前,切断故障电流,使电抗器投入限制短路电流。

(2)闭合时的导电性能优于电抗器,以可靠短接电抗器。

(3)闭合时能够长期承受负荷电流。

满足以上要求的大容量高速开关,目前国内已有生产,如安徽凯利公司生产的FSR高速大容量开关。

2 计算与分析

总变I段系统图如图2所示,6kV I段正常运行时带有负荷为10MW,cosφ=0.9(P-C104A未开车),计算分析高速开关K闭合和断开两种情况下,P-C104A启动对系统电压的影响和电抗器的电能损耗及经济效益。

2.1 P-C104A启动时总变6kV I段电压降

总变I段系统电抗等效电路如图3所示(标么值表示)。查短路电流计算书知系统最小短路容量为Sd=304MVA;因电动机带压缩机直接启动,启动电流倍数KSTM=7.5;其他所需参数见图1。

取主变压器容量为基准容量:Sj=SNT=16MVA,取6kV I段电压为基准电压:Uj=6.3kV,系统阻抗标么值:

由以上计算可得出:当K闭合时,电抗器被短接,P-C104A启动时,6kV母线电压约为84%Ue,不影响其它电气设备的正常运行;当K断开时,电抗器串联于6kV系统,P-C104A启动时,6kV母线电压约为80%Ue,相应380V系统电压降至80%Ue,其接触器配电的设备,可能因保持电压过低而释放(实际发生过两次)。

2.2 电抗器能耗与经济效益分析

根据《电力工程电气设备手册》,型号为NKSL-6-2000-6的电抗器单相损耗为8150W(75℃)。

根据1#电抗器交工试验数据,单相损耗为:PA=PB=PC=7254W。

以电抗器交工试验数据计算电抗器总损耗:

以电抗器每年运行300天计,其每年损失电能为:300×24×21.762=156686.4度。电费以0.5元/度计,每台电抗器年损耗电费为7.834万元。

每台高速大容量开关约15万元,由以上计算可得出,安装大容量开关后,其节约电抗器损耗电费两年即可收回安装大容量开关的投资。

3 FSR高速大容量开关装置

3.1 组成结构

FSR高速大容量开关组成结构(如图4所示):

(1)桥体:正常时流过工作电流,短路时在0.15ms之内快速断开。

(2)熔断器:桥体断开后全部短路电流转移到熔断器,在0.5ms以内熔断,并产生足够的弧压使非线性电阻导通吸收磁能。

(3)非线性电阻:导通后吸收磁能,把开断时的过电压限制在允许范围内。

(4)测控单元:检测电流幅值和电流变化率,超过正常值时向桥体发出分断信号。

3.2 技术参数

型号:FSRV-6/2-63(系列产品,参数可选);额定电压:6kV;额定电流:2kA;开断电流:63kA;截流时间:1ms。

3.3 性能

(1)速动性:故障电流在1ms之内被截流,比普通断路器速动性提高20倍以上,截流值仅为预期的短路电流的1/10左右。

(2)可靠性:复合检测电流幅值和电流变化率,超过正常值时判断为短路发生;采用3个相同的独立工作的测控部件,以“表决方式”判断,发出分断信号。

(3)灭弧能力:桥体断开后全部短路电流转移到熔断器,高遮断容量的熔断器产生足够的弧压使非线性电阻导通吸收磁能,使熔断器可靠熄弧。

(4)过电压:氧化锌非线性电阻的导通可将开断过电压限制在国家标准规定的2.5倍额定相电压之内。

4 结语

加装高速大容量开关,可有效降低能耗,并对电压质量的改善有明显作用。

摘要：针对公司供电系统存在的问题,介绍采用总变电抗器并联高速开关,以改善供电质量,降低能耗。

关键词：电抗器,高速开关,并联,短路电流

参考文献

[1]郎伟明,郭权利,徐春明.大容量高速开关的应用[J].东北电力技术,2004,(10)

并联供电第5篇

某药业公司设备改造, 增加容量, 县供电局为保证该公司供电可靠性, 为该公司设计10 kV双回路供电。电源由该县35 k V木城变电站城东线和35 k V东环变电站一环线供电。设备安装结束后, 投运前对两回路进行定相, 定相仪对城东线和一

环线所供变压器低压侧进行了定相 (城东线设为L1东, L2东, L3东, 一环线设为L1环, L2环, L3环) , 测试仪测得电压如下:

L1东对L1环为220 V, L1东对L2环为450 V, L1东对L3环为220 V;

L2东对L1环为220 V, L2东对L3环为220 V, L2东对L3环为450 V;

L3东对L1环为450 V, L3东对L2环为220 V, L3东对L3环为220 V。

两条线路定相结果不能进行并联运行。而木城、东环变电站系该县热电厂供电, 35 k V电源系同一母线供电, 初步判断造成此种情况的原因有两种可能:一种是两座35 kV变电站主变压器35 k V侧电源进线相序不对;另一种是两座35 kV变电站主变压器10 kV低压侧接线组别不同。

2 问题处理

(1) 对木城、东环变电站主变压器进行检查, 都为非中性点接地系统, 主变压器铭牌接线组别均为Y, d11型接线, 且主变压器所在挡位相同, 没有问题。

(2) 对木城、东环变电站电源进线进行检查, 发现东环变电站35 kV主变压器高压侧接线为反相序。

(3) 更正东环变电站相序后, 城东线和一环线定相成功, 可以并联运行。

3 原因分析

木城变电站35 kV主变压器高压侧进线为正相序。一次侧绕组接成星形, 而二次侧绕组按顺序接成三角形。一、二次绕组都以同极性的端头作为首端, 这时相电压都是同相位, 而线电压之间相差30°相位角, 一次侧线电压比对应的二次侧线电压滞后30°, 为Y, d11接线。

东环变电站35 kV主变压器高压侧进线为反相序。一次侧绕组接成星形, 而二次侧绕组接成三角形。这时一、二次侧相电压为同相位, 而线电压之间相差30°相位角, 但一次侧的线电压比对应二次侧的线电压超前30°, 为Y, d1接线。

由此可见, 当Y, d11型接线变压器电源进线相序由正相序接成反相序, Y, d11型接线变压器变成了Y, d1接线变压器。而该35 kV变电站中主变压器无论是Y, d11接线或Y, d1接线, 变压器上高压侧或低压侧相序标志都是一样的, 事实上, 变压器接线由Y, d11接成Y, d1后, 相比Y, d11接线, Y, d1接线变压器低压侧u相为实际电源w相, w相为实际电源u相。

设Y, d11接线变压器低压侧相电压为Uu, Uv, Uw, 设Y, d1接线变压器低压侧相电压为Uu1, Uv1, Uw1。根据Y, d11和Y, d1接线变压器的相量图, 可得:

Uu对Uu1为相电压、Uu对Uv1为2倍相电压、Uu对Uw1为相电压;

Uv对Uu1为相电压、Uv对Uv1为相电压、Uv对Uw1为2倍相电压;

Uw对Uu1为2倍相电压、Uw对Uv1为相电压、Uw对Uw1为相电压。

分析结果与定相仪实际所测结果相符。这样, 造成10 kV城东线和10 kV一环线不能并联运行的原因就找到了。

4 得到的启示

(1) Y, y接线变压器高压侧进线接线无论是正相序还是反相序, 低压侧相位都不改变, 找准同相位, 条件符合就可以并联运行。

(2) Y, d11接线变压器高压侧进线如果为反相序, 就成了Y, d1接线变压器;而Y, d11和Y, d1接线变压器低压侧出线不能并联运行。

并联供电第6篇

一、UPS电源的应用原理及必要性

USP电源设备属于电子电源系统, 如果市电电源出现故障而停止供电, 可通过UPS电源为用户提供所需的交流电源;当市电的电源停止运行, UPS就会自动转化为蓄电池供电方式, 在一定时间内持续供电, 以便用户设备的正常运行。如果市电电源的停电时间较长, 那么就需要启动备用的发电机组实行供电, 满足负载需求;另外, 当市电处于正常运行状态下, UPS电源可以对市电电源进行优化调整, 减少各种干扰问题, 确保交流电源的质量。UPS电源可以根据其电路主结构、输入与输出方式、输出波形、输出容量及后备时间等分类, 按照电路主结构分类是当前较为常用的方法之一, 可包括在线UPS、后备式UPS、双逆变电压补偿在线式UPS等。

过去, 采用单机UPS电源设备, 其扩容性较差, 安装之后不能满足基本的扩充容量要求, 无法保障电源的可靠性。因此, 为了改善单机UPS存在的不足, 实现UPS冗余并联供电, 势在必行。一方面, 满足电力系统的扩容需要, 主要通过两大途径实现:其一, 增强了单台UPS逆变器的设计容量;其二, 对现有型号的两台UPS或者多台电源模块实行并联工作运行, 合理分担电力负荷, 可增强电源容量, 且并联供电方案的成本较低、可操作性强, 可延长元件的寿命;另一方面, 满足供电可靠性与可用性需要;将若干UPS以并联的方式形成“N+X”型, 实行功率均分, 发挥冗余并联的优势;即使其中某个部分发生故障, 也不会对系统的整体运行产生影响。通过实行这种设计方案, 可增强UPS运行的可靠性和可用性, 减少维护成本。

二、UPS冗余并联模式

应用冗余并联的UPS电源, 是将两台功率相同、型号相同的UPS, 利用并机模块、并机柜、并机板等, 将输出端连接起来, 实现负载功率的共同分担。当处于正常的运行状态下, 两台并联的UPS采取市电供电方式。由逆变器输出负载之后, 两台UPS电源平均分配;如果其中一台的市电故障或者超过限额, 那么UPS就会转换为电池供电, 同时另一台的UPS则继续原有供电方式。当两台UPS电池全部完成放电之后, 即转为旁路。因此, 要求旁路电源必须来自同一个回路。如果电池完成放电之前就恢复了市电电源, 则切换到正常的冗余并联运行状态;如果电池完成了放电, 但是市电尚未恢复, 此时逆变器停止运行, 所有的负载都转移到另一台UPS供电中。

当UPS的市电电源恢复正常运行之后, 重新启动整流器和充电器, 继续为电池充电。而使用逆变器, 需要手动启动, 才能确保两台UPS电源设备恢复正常运行并处于并联状态。在这种情况下, 如果旁路电源处于正常状态, 那么两台UPS可以循环实现从放电结束到静态旁路无间断切换功能;如果旁路电源发生故障, 那么一台UPS仍处于正常运行状态, 可发出报警信号, 而另一台UPS则转为电池供电, 而不会转为旁路供电。

因此可以说, 冗余并联的本质就是平均承担UPS负载量;采取并联连接是增强供电系统可靠性的重要保障, 这种方式比热备份连接更加复杂, 主要由于所有UPS输出的阻抗不同, 而两台UPS的并联可能存在相位差, 也就存在电压差, 在输出端将产生较大的环流, 不利于逆变器的正常运行, 如果负载量过大, 可能烧毁零部件。另外, 由于UPS电源内的各种元件电参数也存在差异, 造成输出电压的不同, 也会产生环流问题。结合这一实际情况, 若想实现优化的冗余并联供电方案, 需考虑多方面的问题:其一, 确保UPS电源中逆变器的输出波形保持相同的频率和相位;其二, UPS逆变器的输出电压保持一致;其三, 各个UPS电源需要平均分配负载;其四, 一旦UPS电源发生故障, 应确保其快速脱机。

三、UPS冗余并联运行技术发展分析

在科学技术不断发展与完善的背景下, 计算机技术、电子技术等, 为UPS电源技术的升级与创新提供了保障, 同时也支持冗余技术的优化发展。目前, UPS电源已经在诸多领域广泛应用, 其产品的更新周期短、型号种类多元化, 冗余并联运行的可靠性与可用性日益增强。今后也将在更多领域得以发展和完善:

(一) 数字控制技术

通过采用全数字式的控制技术, 可较好地发挥优势;利用软件编程方式, 辅助运行A/D模拟转换技术, 确保其数值达到精确化;通过计数器、运算器等获得最终数据, 满足高精确的恒定输出要求;在该技术中, 涉及的元器件较为简单, 硬件线路简洁明了, 可靠性较强;同时, 增加了瞬态响应能力, 改善模拟控制中的不稳定问题, 也可支持通信扩展及软件扩展。

(二) 检测技术

通过检测容量、负载等关键值, 可实现电流的分配控制, 减少由于环流问题而带来的干扰;尤其在不同容量的UPS冗余并联供电方案中, 更利于扩容。

(三) 监控与自诊断技术

可以实时监控UPS电源系统的模拟量参数及开关量, 和原有的参数值进行对比与分析, 发现运行中可能存在的问题与隐患;通过人机对话、远程控制等功能, 优化“模块插件”结构, 可更好地维护和管理电池组。

由上可见, 当前电力电子设备对持续性电源供电提出迫切要求, UPS电源发展的空间更加广阔;虽然当前投入使用的UPS电源产品种类越来越多, 但是在选用时应注意其适宜性、可用性, 经过深入对比和分析, 选择合理的UPS电源, 通过UPS冗余并联供电方案, 可确保在一定负载状态下的持续性、稳定性电源供应。随着各种新技术的投入与使用, 冗余并联技术必将得以发展和完善, 可更好地满足供电需求。

参考文献

[1]王爱涛.浅谈UPS电源的冗余结构与日常维护[J].科技创新导报, 2010.

[2]刘杨.浅谈提高UPS运行可靠性的几种方案[J].电气应用, 2008.

[3]吴阿明.UPS系统配置方式及采用双母线供电方案建议[J].绍兴文理学院学报, 2006.

[4]孙静."1+1"UPS供电系统的改进方案[J].现代电信科技, 2011.

[5]周刚, 王澜.石化供电系统中UPS可靠性分析及选用探讨[J].电气应用, 2009.

并联供电第7篇

关键词：全并联自耦变压器供电系统,馈线保护,整定计算

0 引言

全并联自耦变压器(AT)供电方式由于其供电距离长、电压损失小、抗干扰能力强等特点,成为我国客运专线最主要的供电方式。为了保证客运专线牵引供电系统高效、可靠、安全地运行,在故障发生时,保护能够迅速动作切除故障,并尽可能的减小停电范围,需要研究在这种供电方式下的馈线保护合理配置方案。

1 全并联AT供电方式保护配置

为了满足客运专线对馈线保护的要求,在牵引变电所馈线设置距离保护、低压启动过电流保护、电流增量保护和电压互感器PT断线报警。AT所和AT分区所的作用基本相同,只是其所处在接触网的位置不同而起不同的作用,因此它们的进线保护配置完全相同,在AT所和AT分区所设置失压保护和线路有压自动重合闸[1,2]。

1.1 距离保护

距离保护是反映被保护线路始端电压和线路电流比值而工作的一种保护[3],变电所馈线的距离保护只设置一段距离保护,即阻抗Ⅰ段,保护供电臂的全长,其整定计算公式为:

其中:Rz为阻抗Ⅰ段电阻的整定值;Ufmin为线路最小负荷电压,一般取Ufmin=0.9UN;Ifmax为全并联AT供电方式下线路最大负荷电流;φf为负荷阻抗角;φL为牵引网线路阻抗角;Xz为阻抗Ⅰ段的电抗整定值;Zkmax为全并联AT供电方式下的线路最大短路阻抗;Kk为可靠系数。

1.2 低压过流保护

当故障发生在线路出线端时,是距离保护的动作死区,低压过流保护作为距离保护的辅助保护,用来消除保护动作死区。低压过流保护的整定包括电压整定和电流整定,其整定计算公式为:

其中:Udz为低压整定值;Umin为线路最低工作电压;Kfh为返回系数;Idz为过流整定值;Ifmax为全并联AT供电方式下的最大负荷电流。

1.3 电流增量保护

在馈线保护中,电流增量保护主要用来切除断线接地故障和高阻接地故障[4],其动作方程为:

其中,I1h、I1q为当前和1周波前馈线基波电流;I3h、I3q为当前和1周波前馈线3次谐波电流;KA为综合谐波抑制系数;KΣh为当前的综合谐波含量;I2h为当前馈线2次谐波电流;KYL为2次谐波闭锁整定值。电流增量整定值ΔIZ D可按照一台机车启动电流整定:ΔIZD=KkΔIFmax,其中:Kk为可靠系数;ΔIFmax取一台机车启动电流。

1.4 PT断线报警

当PT发生进线断线故障时,电压互感器二次侧测量电压会降低,PT断线报警闭锁和电压有关的保护,不动作于跳闸而只是发出报警信号,防止误动。

由于牵引供电系统采用的是单相电源,其PT断线报警的整定包括电压整定和电流整定,整定计算公式为:

其中,UN为线路额定电压;Ifmax为线路最大负荷电流。

1.5 失压保护与线路有压重合闸

当线路中发生故障时,牵引变电所处馈线断路器跳闸断开线路,使上下行线路电压迅速降低,这时横连线中的断路器失压保护动作,断开断路器,将并联在上下行线路中的自耦变压器(AT)切除,使系统变成上下行相互独立的直接供电系统。若故障为瞬时性故障,在经过一定时限后馈线断路器重合闸,使上下行线路电压迅速升高,这时横连线中的断路器检有压自动重合闸,将上下行相互独立的直接供电系统恢复成全并联AT供电系统[5]。

失压保护整定计算公式为:

线路有压重合闸整定计算公式为:

2 短路故障时各保护时限配合分析

全并联AT供电系统是将上下行供电线路并联起来的供电系统,因此当发生故障时,馈线断路器动作会造成上下行线路的同时停电。为了在瞬时性故障时,尽快恢复供电;在永久性故障时,尽可能的减少停电范围,使故障线路退出运行,本文提出了一种馈线保护配合方案。下面通过分析馈线不同位置短路故障时各保护时限配合的关系,来说明本文提出的馈线保护配合方案[6]。

全并联供电AT供电系统馈线不同位置短路故障的示意图如图1所示

图中:D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7为断路器,d1为下行线路故障,d2为上行线路故障,d3为AT所母线故障。

1)当d1、d2、d3发生瞬时性故障时,各保护时限配合相同,其保护时限配合关系如图2所示。

2)当d1、d2发生永久性故障时,各保护时限配合基本相同,只是发生永久性故障的线路退出运行,另一条线路正常运行。下面以d2发生永久性故障为例,其保护时限配合关系如图3所示。

3)当d3发生永久性故障时,只是d3所在AT所退出运行,牵引网还是按照全并联方式运行,其保护时限配合关系如图4所示。

3 结语

本文根据全并联AT供电系统的特点,讨论了变电所馈线、AT所与AT分区所进线的保护配置方案,并针对每一种保护的特点,给出了整定计算公式。另外,通过对牵引网不同位置短路点短路故障的分析,给出了各保护之间的时限配合关系。

客运专线使用的全并联AT供电方式,由于其牵引网的电路拓扑结构的复杂性,在研究馈线保护合理配置方案的时候,需要将理论研究与生产实践紧密的结合起来,才能逐步完善保护方案。

参考文献

[1]丁丽娜.高速铁路供电系统保护配置[D].成都:西南交通大学,2005.

[2]刘兴学.全并联AT牵引供电方式继电保护配置的研究[J].电气化铁道,2007(2):5-8.

[3]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版,2005.