直流母线电压范文（精选8篇）
直流母线电压 第1篇
共用直流母线技术是在多电机交流调速系统中，采用单独的整流/回馈装置为系统提供一定功率的直流电源，调速用逆变器直接挂接在直流母线上。当系统工作在电动状态时，逆变器从母线上获取电能;当系统工作在发电状态时，能量通过母线及回馈装置直接回馈给电网，以达到节能、提高设备运行可靠性、减少设备维护量和设备占地面积等目的。
在实际工作中经常会碰到各种各样的过电压，特别是高压大功率变频系统中使用了功率较大的变压器，在运行时可能出现各种过电压而引起系统运行异常，需要对这些过电压进行限制或克服。
1 设备组成和系统概述
高线集卷设备的传动数量虽然不多，但控制类别，如旋转、提升、位移等，相对较为繁多。13台控冷辊道之间具有速度级联关系，检测钢材的尾部的同时进行加速。一个布圈器根据不同的规格，选择不同的速度进行匀速转动，集卷板根据钢材的收集情况进行增/减速控制，收集完成后双臂芯轴进行旋转，至水平位置后，运卷小车将钢材接走。大概的设备布置如图1所示。
集卷站通过多年的现场调试、努力，如今已完全实现了在物料追踪下的全自动化控制。下面简单的说明交流传动系统的组成。
公共直流母线控制系统通常由整流/回馈单元、公共直流母线、逆变单元等组成。回馈单元可分为通过自耦变压器的能量回馈和不通过自耦变压器的能量回馈两种方式。通过自耦变压器的能量回馈可提高回馈支路中的电源电压，目的是在能量回馈过程中不必降低中间回路电压，使得逆变器能够获得一个较恒稳的直流电源;不通过自耦变压器的能量回馈实际上是保持系统一直处在回馈状态，在整流过程中依靠持续降低具有相角控制的中间回路电压来实现。
首先，需要对各个系统的功率进行说明：辊道有13台15kW的电机驱动，布圈器为11kW，集卷板提升为45kW，旋转为30kW，运卷小车为30kW。
由以上总的功率，考虑到并非同时动作，选择整流单元的容量为150kW，根据此容量配备相应的制动单元和制动电阻。
集卷站传动系统的组成和选型如图2所示。
图2中，(1)为整流回馈单元，型号为6SE7036-1EE5-0AA0，是把交流电源转换为电压稳定的直流电源，即使在逆变器能量回馈到电网时，该电压在规定范围内仍保持恒定。整流/回馈单元的功率部分由两个反并联晶闸管桥组成，可在输入端电网和逆变器中间回路之间整流和回馈。
图2中(2)为制动单元和制动电阻，(3)～(8)为逆变单元。逆变单元把电压稳定的直流电源转化为电压、频率可调的交流电源，以满足电机平滑调速的目的。
2 共用直流母线系统的优点
系统用电效率最高、电机返馈能量可以被利用、瞬间停电不会跳脱停机、功率因子较高，可达95%以上。电网谐波较低、可以急降速、允许频繁起动操作、不须相同的电机功率、最适合用于多台不同时起停的电机的连动控制。
在连动或有能量反馈的负载(例如辊道、脱水机、拉丝机、起重机和连动控制系统等负载)一般使用变频器驱动都需增加反馈电网的装置或制动电阻，否则无法顺利使用，采用反馈电网的方式，其投入成本高。采用制动电阻因为反馈能量大，消耗功率很大，是较不经济的方法。因此，如何把负载惯量产生的电能再生利用，此为关键技术重点之一。
共用直流母线的原理就是将变频器分解为两个部件，即整流器部分与逆变器分开。如此，一台较大整流装置可以供应多台逆变装置，每一台逆变器的直流母线均并联在一起。因此，逆变器反馈的能量可以彼此互相利用。所有逆变器能量不足的部分再由整流桥补充，由电网供电，因此这种应用方式节电率最高。
3 公共直流母线过电压问题的分析
下面对变频器在运行中可能出现的过电压进行分析。
3.1 分断空载变压器出现的过电压[2]
按照截流过电压形成的理论当断开空载变压器时变压器电感中的电流不能突变其中存储的磁场能量在变压器励磁电感L和对地电容间形成振荡从而出现过电压图3。
按能量平衡原理，出现电流截断时，截流值为Ich，压器中全部磁场能量和电场能量都转变为对地电容中电场能量。电容中的电压达到最大值Ucm。
其中为变压器的特性阻抗,也称为变压器的波阻抗。
当IchZ0=3～5倍U0时认为IchZ0远大于,则有
通常开断空载变压器Ich最大值也就是变压器的空载电流I0,即Ich=I0,此时最大过电压倍数量是可以计算的。
设,其中rm为铁心损耗的等值电阻,由于ωLm,rm,ω=2πf,U0=2πfLmI0,截流后振荡频率为:所以过电压倍数:
考虑到变压器的损耗后变压器的过电压倍数为:
其中为截流后的振荡频率,上式中Lm和C是由变压器的设计参数决定的,所以变频器运行时的最大分断过电压倍数也是可以由设计来控制的。
变压器内线圈的对地电容C可以由下式计算:
其中ε0=8.85×10-12,为真空介电系数;H为线圈高,m;R1为铁心外接圆半径,m;R2为线圈内半径,m。
某台变频器的移相变压器功率为500kW电压为6000V,几何设计参数为H=0.8m,r2=0.1375m,r1=0.1m,I0=0.502%。
对地电容:
相电流:
每相电感:
考虑到变压器存在铜铁损耗引入衰减系数η后最大倍数为(最大衰减为40%左右),由公式(5)得:
设计得移相变压器最大过电压峰值为:
Um=14.5×1.414Un=123kV。
由以上计算知道由于变频器中得变压器在分断时会产生很高的分断过电压,因此必须想办法吸收这些过电压。
3.2 合空载变压器产生的过电压
对于合空载变压器产生涌流过电压，理论上只有在做变压器空合闸试验中出现，而在实际的变频系统中基本上是不存在的，因为变压器基本上都是带负载合闸。在实际试验中合空载变压器曾检测到数倍于电源电压的过电压，其物理原理为空载变压器仍可等值于一个励磁电感与变压器本身的等效电容的并联，如果变压器的中性点不接地开关又是非同期合闸(一相或两相先合)，由于馈线电容、变压器对地电容、纵向电容与变压器电感产生振荡，结果产生较高的过电压，特别是后合相及变压器中性点过电压较高。
对这类过电压改善办法：(1)中性点接地或先将中性点刀闸合上后再合变压器，最后断开中性点;(2)改善断路器的同期性防止非同期合闸引起较高过电压。
3.3 变压器带单元合闸产生的过电压
根据上述理论分析及案例知道，变压器带上负载后合闸也会产生过电压，只是相对空载时要小些。在真实负载中有比较大的电容，由于电容的储能不会突然增加，再加上输送电缆在传输高频率的振荡电压时有分布对地电容，这些电容对过电压有吸收作用。这两者的共同作用使变压器在合闸过程中的过电压受到抑制，但是有时候其数值仍然很高，甚至有可能高出元件的耐压值，这是很危险的。因此采用增加器件耐压和增加过电压吸收电路的办法克服合闸过电压。
3.4 整流元件的换向过电压
整流元件在换向时由于很高，换向过电压也很高，这不仅会损坏元件而且会形成电磁干扰，这个问题应引起足够的重视。
根据运行数据，开关频率比较高的整流二极管具有较好的技术性能，能满足电路动态性能的要求，但是其换向过程中的过电压满足下式：，换向过电压可能会高达上千伏，因此电路在没有续流措施和吸收措施时可能会造成器件的损坏。
4 结束语
近年来，随着交流传动的大规模应用，公用直流母线技术成为使用最多的一种设计方式。分析和有效的解决过电压问题，是设计和使用者更好的使用该技术的一个关键方面。
摘要：以酒钢高线集卷站为典型,系统地介绍了多电机、多功能的传动系统中使用整流——逆变系统的优点,并分析了在运行中可能出现的几种过电压以及抑制方法,可以较好地应用在交流调速系统的设计和使用过程中。
关键词：直流母线,整流回馈单元,过电压
参考文献
[1]SIMOVERT DRIVER参考调试手册[Z].Siemens AG,2001.
直流母线电压 第2篇
法及措施
摘 要：本文阐述了220kV双母线接线方式下电压互感器的切换二次回路原理，分析了220kV双母线隔离开关辅助接点二次电压回路切换回路，二次电压并列原理及隔离开关辅助接点不到位对保护装置的影响、危害，针对倒闸操作中隔离开关辅助接点不到位的情况，提出了预控问题的方法和措施，以减少和杜绝隔离开关辅助接点不到位可能引起的危害。
关键词：隔离开关辅助接点；电压二次回路切换；反充电
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.184 220kV双母线接线方式，二次电压经隔离开关辅助接点切换及二次并列原理
1.1 一次设备接线正常情况下交流电压回路
220kV正常情况下，220kVⅠ、Ⅱ段母线上分别接着若干线路，2台主变分别运行于两条母线上，分路在Ⅰ、Ⅱ段母线上运行。
需要指出的是各分路在母线上运行原则一是使负荷分配合理，以母联开关流过最小电流为宜，二要使双回路分别运行在两段母线上。
1.2 二次电压经隔离开关辅助触点切换回路及二次电压并列回路
二次电压经隔离开关辅助触点切换回路。图1所示当线路或主变间隔母线侧刀闸合上后，辅助触点接通，双母线的母线隔离开关刀闸辅助触点相应进行切换，相应起动1YQJ或者2YQJ（操作箱内），其接点闭合，通过Ⅰ段母线或Ⅱ段TV二次侧空气开关ZKKI 或ZKKⅡ，1GWJ或2GWJ，再经线路或主变保护屏电压开关1ZKK、2ZKK将二次电压切换到保护装置中。即双母转单母运行时，停电母线的母线侧隔离开关辅助触点断开后，该母线上的TV二次回路将直接断开；在单母转双母运行时，送电母线的母线侧隔离开关辅助触点合上后，该母线上的TV接入。母线侧隔离开关辅助触点分合不到位
2.1 隔离开关辅助触点分不到位造成反充电
由双母运行方式切换为单母运行方式时，若停电母线的母线侧隔离开关辅助触点不分开，停电母线和运行母线的母线侧隔离开关辅助触点同时接通，运行母线和停电母线，电压互感器二次回路将直接短路，导致运行母线电压互感器向停电母线电压互感器的二次反充电。
反充电发生时后果：
（1）通过计算可得反充电电流Ic可达400-500A，运行母线电压互感器二次侧通过的电流急剧增大造成二次空气开关跳闸或熔断器熔断，使运行中的保护装置失压，对于失压闭锁不可靠的保护装置，可能造成线路和主变保护误动，同时造成切换继电器及装置电路版烧损以及区外故障发生和系统扰动大时的拒动，越级跳闸，后果严重。
（2）220kV母差保护、失灵保护装置动作出口须经复合电压闭锁，发生反充电时，满足了低电压动作逻辑，220kV母线差动保护复合电压闭锁元件将一直动作开放，对保护的其他功能不会产生影响，在母线没有故障的情况下，母差保护不会跳闸出口。
2.2 隔离刀闸辅助触点合不到位
如果是相应的继电保护回路所用的母线侧隔离开关辅助触点未合上，将会使得本线路保护装置无交流电压，从而导致线路故障时相应线路保护拒动，引起越级跳闸，造成本线路所在母线的差动保护动作，切除该母线所有开关，扩大事故范围。同时母线侧隔离开关辅助触点未合上，将会使得本线路计量回路和其它用电压信息的采集失去电源，从而导致电度表无法运行或缺相运行，不计或少计电量，导致电量缺失，造成经济损失。隔离刀闸辅助触点合不到位问题的出现原因分析
可能出现上述问题的原因：
（1）由于长时间运行，隔离刀闸辅助触点时间长可能发生触点疲劳，动作不可靠，发生粘连。（2）由于灰尘的积累，锈蚀，电压切换回路接线端子接触不良。（3）接线端子松动。（4）切换继电器出现问题。（5）设备投运验收时，未进行信号的验证。（6）隔离刀闸操作时一次刀闸未合好，从而二次接点未到位。预控问题发生的方法措施
（1）操作票中加入检查刀闸位置指示灯项目。如检查“切换继电器同时动作”灯亮，“切换继电器同时动作”灯灭项目。（2）进行220kV热倒母线操作过程中，在断开母联开关前，及时恢复信号，及时恢复母差盘上刀闸变位位置信号并检查与一次设备所在母线指示相对正确，有信号且无法复归，应停止操作查明原因。（3）严格审查操作票，严格操作顺序。（4）运行维护时要注意检查和及时清扫电压二次电压回路线，保持接线正确端子紧固。（5）电压互感器压变单独停电时，必须先拉开电压互感器二次空开、保?U全部取下，再拉开一次闸刀，送电顺序与此相反。（6）运行中的刀闸，在不停用相关保护的情况下，不得进行相关闸刀辅助接点的检修工作，以避免保护误动拒动的发生。（7）新投运的设备，要按照验收信息表提供的有关电压切换回路的信号实地进行，检查切换动作正确，信号正确。（8）对经常发生的辅助接触不良，应重点维护及检查，及时处理上报，操作中更要注意此间隔开关位置及切换信号的检查是否正确。确保辅助接触点分合正确。（9）操作中及时检查后台机上、保护盘上位置信号所指示和所报信号是否正确。（10）及时检查母线电压指示是否与实际相符。
参考文献：
直流母线电压 第3篇
三相电压源型整流器VSR(Voltage Source Rectifier)以其功率因数可调、能量可双向流动、电流谐波小等优点在电力电子领域得到了广泛应用，如静止无功补偿[1,2,3,4]、交直流电气传动[5,6]、可再生能源并网发电[7,8,9,10]等。在太阳能、风能等可再生能源的并网发电中，三相VSR的控制目标是：直流母线电压具有良好的抗干扰能力，动态响应速度快;交流侧电流谐波小，功率因数为1[11,12,13]。对交流侧电流的控制是三相VSR控制的关键。在实际应用中，对电流的调节是通过调节变流器的交流输出电压来实现的。由于变流器可利用的直流电压是恒定的，所以交流侧输出电压的最大值是恒定的，但不同的PWM方式对直流电压的利用率不同，因此交流侧输出线电压基波有效值的最大值也不同。当直流电压跌落时，变流器交流侧输出电压容易达到饱和，产生过调制，而常规的单位功率因数控制动态响应较差。文献[14,15]提出了一种优化的前馈控制策略，在电网电压和负载扰动时，能迅速给出相应的电流环参考值，通过快速调节进线侧电流维持系统功率平衡，从而避免直流电压产生大的波动，增强了整个系统的稳定性。该方法在直流电压足够高的情况下控制效果很好，但在直流电压较低时效果不理想。
本文提出了一种基于无功功率控制的三相VSR能量优化响应方法，该方法在直流电压跌落并导致变换器交流侧电压饱和时，从电网吸收或向其注入一定的无功功率，以提高直流电压的控制能力，从而优化三相VSR能量动态响应，实验结果验证了该方法的有效性。
1 直流侧电压对交流侧电流的影响
三相VSR开关函数电压方程为：
式(1)可以改写为：
其中，L为交流侧滤波电感;ia为a相电流;ea为电网a相的相电压;sa、sb、sc分别为a、b、c相开关状态，1表示上桥臂开通，0表示下桥臂开通;Udc为直流母线电压;uab、uca为三相VSR输出线电压。
式(2)表明，当三相VSR输出线电压uab、uca为正弦波时，ia一定为正弦波，但实际上，uab、uca为PWM脉冲电压，根据SPWM、SVPWM的频谱分布规律可知，当开关频率足够高且调制比不超过最大值时，其PWM谐波分量主要分布于开关频率和其整数倍频率附近且幅值较小。若开关频率足够高且交流侧电感足够大，三相VSR交流侧电流基本接近正弦波。
根据SPWM和SVPWM的调制规律可知，要使线电压中不含低次谐波，则交流侧电压矢量的大小与直流电压必须满足式(3)和式(4)。
对于SPWM方式：
对于SVPWM方式：
其中，U为三相VSR交流侧输出端电压矢量。
可见，当直流电压一定时，交流侧输出电压是有限的，不同的调制方式对直流电压的利用率不同，SVPWM方式的电压利用率比SPWM提高了15%。
根据以上分析，当直流电压较低或者变流器交流侧输出电压较高时，调制波就会超过线性调制区域，不满足式(3)和式(4)，出现过调制，使交流侧电压饱和并发生畸变，从而造成交流侧电流波形畸变，使系统的动态响应变差。
2 提高直流母线电压控制能力的方法
由式(3)、(4)可以看出，提高直流电压幅值或降低三相VSR交流侧电压均可以使系统满足线性调制条件，从而校正畸变电流，改善系统的动态响应。提高直流电压的方法仍可使三相VSR工作于单位功率因数状态，而降低交流侧电压则必须降低三相VSR的功率因数。本文采用降低交流侧输出电压的办法来校正交流侧电流畸变，改善系统动态响应。
2.1 三相VSR交流侧矢量关系
为了降低交流侧电压，首先需要分析三相VSR交流侧矢量关系，如图1所示[16]，图中E为电网电压矢量，U为三相VSR交流侧输出端电压矢量，UL为交流侧电感电压矢量，I为交流侧电流矢量，角度φ为I与E之间的夹角，即三相VSR交流侧功率因数角。为简化分析，只考虑基波分量而忽略PWM开关谐波分量，并且不计交流侧电阻。
当以电网电压矢量E为参考时，通过控制交流侧电压矢量U即可实现三相VSR的四象限运行。若假设I不变，UL=ωL I也固定不变，此时交流侧电压矢量U的端点运动轨迹构成一个以UL为半径的圆。交流侧电压矢量U的端点在各个工作区间的工作情况如表1所示。
2.2 降低交流侧输出电压的方法
下面分别针对整流和逆变状态进行分析如何降低交流侧输出电压。本文采用电网电压定向控制，即将同步旋转坐标系的d轴与电网电压矢量重合，假设三相VSR不同运行状态时交流侧电流的d轴分量(即有功分量)保持不变。
在整流状态，电流与电网电动势的夹角范围为-90°～90°(电流滞后电网电动势为正，电流超前电动势为负)。如图2所示，设三相VSR处于单位功率因数工作状态，矢量关系如图中实线所示，若电流矢量滞后电网电动势矢量的角度为φ，则此时矢量关系如图中虚线所示。
在单位功率因数状态下，电感电压矢量的幅值为：
交流侧电压矢量的幅值为：
在非单位功率因数情况下，若保持交流侧电流的有功分量不变，电流矢量滞后电网电压矢量的角度为φ，即I′=I/cosφ，则此时电感电压矢量的幅值为：
交流侧电压矢量的幅值为：
这样，由式(7)和式(8)可知，非单位功率因数与单位功率因数相比，有：
若要使交流侧电压矢量减小，则可以令U(φ)2-U2<0，解得：
在逆变状态，电流与电网电动势的夹角范围为90°～270°(电流滞后电网电动势为正，电流超前电动势为负)。如图3所示，设三相VSR处于负单位功率因数工作状态，矢量关系如图中实线所示，若电流矢量滞后电网电动势矢量的角度为φ，则此时矢量关系如图中虚线所示，可以得到，在逆变状态下，若要使交流侧电压矢量减小，应满足：
从上面分析可知，在整流状态下，若要使交流侧电压矢量减小，则三相VSR工作于图1中的AB区间，此时三相VSR从电网吸收有功和感性无功。在逆变状态下，若要使交流侧电压矢量减小，则三相VSR工作于图1中的CD区间内，此时三相VSR向电网输送有功和容性无功。总之，当直流电压波动导致三相VSR输出相电压饱和时，只需给定适当的负无功功率，即可以使输出相电压减小到线性调制区域，这样会降低系统的功率因数。这里需要求出给定的无功电流的大小，无功电流的大小应满足以下3个条件：交流侧电压矢量比单位功率因数时小，即满足式(10)或式(11);能够使变换器输出相电压降低到线性调制区域;满足系统的容量要求。为了使变换器输出相电压降低到线性调制区域，可以利用变换器输出相电压矢量的最大值Umax求出φ的临界值。在整流状态下，可以根据图2和式(8)求出φ的最小值φmin，即：
故整流状态下，φ的取值范围应为：
同理，在逆变状态下，可以根据图3和式(9)求出φ的最大值φmax，即：
故逆变状态下，φ的取值范围应为：
U max可根据式(3)、(4)来计算，在实际应用中，U max应留有一定裕度，取其中0
这样，无功电流的大小为：
根据上述方法求出无功电流后，还要验证所选无功功率是否满足系统容量的要求。
3 实验结果
在三相VSR平台上进行实验验证，交流侧线电压为50 V，直流侧负载为20Ω。图4、5分别给出了直流母线电压为70 V时不同无功电流情况下调制波(标幺值)、交流侧电压、电流波形。图6给出了直流母线电压由100 V跌落到70 V时直流电压和交流侧电流动态波形。由实验结果可以看出，当无功电流为0时系统进入了非线性调制区域，此时交流侧电流发生比较严重的畸变，当直流电压跌落时电流冲击较大。给定一定的无功电流后，调制比减小，系统进入线性调制区域，交流侧电流畸变减小，且当直流电压跌落时，电流冲击也减小。
4 结论
本文针对三相VSR系统中直流母线电压跌落导致的电流畸变和系统的动态响应变差的现象，提出了一种提高直流母线电压控制能力、改善系统响应的方法。在电网电压跌落并导致交流侧电压饱和时，从电网吸收或向其注入一定的无功功率，此外，还给出了无功电流的选取方法。实验结果表明该方法可以使交流侧电压降低到线性调制区域，降低交流侧电流的畸变率，并改善系统的动态响应。该方法简单易行，可以应用于光伏发电和风力发电并网系统中。
摘要：在三相VSR系统中,当直流母线电压跌落较大时会导致交流侧电压饱和,从而引起交流侧电流畸变和系统的动态响应变差。针对该问题,通过分析三相VSR直流侧电压对交流侧电流的影响以及交流侧矢量关系,提出从电网吸收或向其注入一定无功功率的方法。同时给出了给定无功电流的选取方法。实验结果表明,当直流母线电压跌落并导致变换器交流侧电压饱和时,所提方法可使交流侧电压降低到线性调制区域,降低了交流侧电流的畸变率,改善了系统的动态响应。
母线电压不平衡研究 第4篇
本文对某中性点不接地变电站35kV侧母线电压不平衡问题进行了探讨, 通过理论研究和仿真分析, 得出了造成电压不平衡的原因并提出了整改措施。
2简介
该变电站有两台变压器, 35kV侧采用单母线分段接线方式, 每段母线上各有三条出线, 出线均采用上字塔型且全线都未换相。正常运行情况下该变电站35kV母线只带3条出线, 35k母线I段带2条出线:天歌线, 天青线;35k母线Ⅱ段带1条出线:天钢线。由于夏季负荷原因, 将Ⅱ段母线的天接线投入运行时, 出现不平衡电压, 1～5五种工况下的不平衡电压情况如下:
(1) 35kV母线采取典型并列运行方式, 消弧消弧线圈运行于1#主变, 35kV母线电压A、C相为24kV, B相为18kV, 相差6kV, 电压不平衡;
(2) 35kV母线采取并列运行的方式, 消弧线圈运行于2#主变, 35kV母线电压A相为24kV、B相为18kV、 C相为23kV, 电压不平衡;
(3) 天马山站35kV母线采取并列运行的方式, 退出消弧线圈, 35kV母线电压A相为21kV、B相为23kV、 C相为20kV, 最大相差3kV, 电压不平衡;
(4) 天马山站35kV母线采取分开运行的方式, 消弧线圈运行于1#主变, 35kV母线电压A、B相为22kV, C相为20kV, 电压基本平衡;
(5) 天马山站35kV母线采取分开运行的方式, 消弧线圈运行于2#主变, 35kV1段母线电压A、B相为22kV, C相为20kV, 2段母线电压A相为22kV、B相为21kV、 C相为22kV, 电压基本平衡。
在分裂运行情况下, 2#主变带两条出线过负荷情况严重不允许长期运行。
3不平衡电压分析
在中性点绝缘的电力系统中, 由于各相对地电容不相等, 引起了中性点对地的位移电压。这个位移电压引起了三相电压的不对称, 并在开口三角形回路产生一个不平衡电压。中性点不接地系统的等效接线如图1。
根据以上等效电路, 在忽略线路及设备对地电导时可得下列方程:
undefined
解方程并引入相因子α=ej120°可得:
undefined
其中Ux为系统相电压值。由式 (1) 可知如果Ca=Cb=Cc=C0时, 则上式分子:Z= (1+α+α2) =0, Up0=0, 即忽略线路对地电导时, 在系统三相线路对地电容相等情况下, 系统电压偏移为零。引入两个物理量:线路不对称度和阻尼率。
不对称度:undefined
系统的阻尼率:undefined
式中:gc为线路对地电导。将p、d带入式 (1) 有:
undefined (3)
由以上分析知:中性点绝缘系统中中性点偏移电压升高主要由不对称度p和系统阻尼率d决定, 对于正常绝缘的架空电网的阻尼率一般不超过3%～5%, 当绝缘普遍采用硅橡胶长期涂料时, 阻尼率可降到1%以下, 所以通常而言系统阻尼率对于三相电压偏移影响并不是很大。对6 kV～10 kV系统来说电缆线路电容量占的比例较大, 三相对地电容基本平衡, 中性点位移电压较低。35kV输电线路由于输电线路相对较长, 杆塔设计中若采用上字塔型且全线都没有换相, 较长的线路和三相不对称位置的布置就会造成三相线路对地电容相差较大, 而且随着35kV变电站出线线路的增多三相对地参数不对称性越大即系统不对称度p越大, 这是造成了35kV系统三相电压不平衡的主要原因。
4消弧线圈不平衡电压的影响
消弧线圈的工作原理:当系统发生单相接地故障时等效电路如图2, 此时中性点电位Up0=-UA, 流经消弧电弧的感性电流undefined, 感性电流IL和线路容性电流IC相位相反, 所以流经故障点电流I=|IC-IL|, 消弧线圈起到了减小故障电流的作用。
消弧线圈对不平衡电压的放大作用:为了表示消弧线圈L接入后系统的工作状态, 引入补偿度v:
undefined
结合式 (1) , (2) , (3) , (4) 可得在经消弧线圈接地系统中中性点偏移电压:
undefined
由式 (5) 可以看出, 即使在系统正常运行时, 由于线路的不对称, 也会产生中性点偏移电压, 而且在同一不对称度下, 中性点经消弧线圈接地后会有较大的中性点位移, 脱谐度v越小, 中性点偏移电压越大, 极限情况下, v=0, 即使很小的不对称度也会导致极高的中性点位移电压。
该变电站35 kV侧共有出线6条, 其中长期运行线路有天哥线 (长13.5 km) 、天青线 (长9.96 km) 、天钢线 (长17.2 km) , 其它天接、天凤等线路作为备用线路。投入天接线 (22.68 km) 给35 kV接龙站供电时, 由于在接龙站35 kV出线中:五一线 (长16.12 km) 、五二线 (长14.12 km) 、接西线 (长10.86 km) 和天接线同挂在一条母线上, 从对地参数考虑可看作为天马山站所带出线。在天接线投入前后, 该变电站35kV系统架空线对地电容电流分别为:
I01=3.0×10-3× (13.5+9.56+17.2+22.62) ×35×1.3=8.6A
I02=3.0×10-3× (16.12+14.12+10.86) ×35×1.3+8.52=14.16A
该变电站35kV中性点消弧线圈型号为:XDJ-550/35, 分接档位设置如表1:
无论天接线投运与否, 天马山站35kV侧系统电容电流都远小于12.5A, 消弧线圈都应工作在1档位, 投入天接线后电容电流为14.16A, 消弧线圈工作在3档, 补偿电流分别为12.5A和14.8A, 对应的脱谐度分别为:
undefined
可见天接线的投运增大了35侧系统不对称度p的同时大大降低消弧线圈的脱谐度, 结合式 (3) , (5) 可知此时无论系统是否带消弧线圈运行都可能出现较大的中性点偏移电压, 导致母线三相电压不平衡, 而且接入消弧线圈后母线电压不平衡现象更加严重。35kV分裂运行状况下, 35kV侧系统相当于是分割成了两个子系统, 每个系统各带两条出线, 对于每个单独系统, 系统电容电流和不对称度大大减少, 脱谐度增大, 所以此时消弧线圈无论处于那台变压器运行, 系统母线的不平衡电压都相对较小。这就是天接线接入前后, 该变电站35kV系统不平衡电压变化很大的原因。
5仿真验证
仿真基于目前世界上使用最广泛电磁暂态分析ATP-EMTP仿真程序进行。基于以上建立的仿真模型分别对天接线投入后系统在1～5种工况下的不平衡电压进行了仿真。35kV母线采取并列运行方式, 消弧线圈无论运行于1#主变还是2#主变, 母线A、B、C三相电压幅值相同, 分别为:30.8kV、24.2kV、34.2kV, 对应电压有效值分别为:21.8kV、17.2kV、24.2kV, 最大相差7kV, 见图3。母线采取并列运行的方式, 不带消弧线圈时, A、B、C三相电压幅值分别为:29.8kV、30.5kV、28.4kV, 对应电压有效值为:21.1kV、22.0kV、20.1kV, 最大相差1.9kV, 见图4。天马山站35kV母线采取分列运行的方式, 消弧线圈运行于1#主变时, I段母线A、B、C三相电压幅值在29.5 kV大致相等, 对应电压有效值21.1kV。Ⅱ段母线电压三相幅值分别为:29.3kV、30.5、28.2kV左右, 对应电压有效值分别为:20.7kV、21.6kV、20.0kV, 最大相差1.6kV见图5, 消弧线圈运行于2#主变时情况与此大致相同。
6解决措施
由以上理论和仿真分析可得:造成天该站35kV出线母线电压不平衡的原因就在于该侧出线线路采用上字杆塔, 线路三相位置不对称且全线未换相造成了系统对地参数严重不对称, 在投入消弧线圈以后又进一不放大了中性点偏移电压, 引起了母线三相电压的严重不平衡。针对对地参数不对称情况, 目前可采用换相, 改变塔型或装设三相对地电容来解决。 [ID:4689]
参考文献
二次电压小母线接线探讨 第5篇
关键词：继电保护,TV二次电压回路,继电器误动
发电厂、变电站电气网控室内的TV二次电压小母线多为测量仪表和继电保护及安全自动装置共用, TV二次电压小母线的安全与否, 不仅仅严重影响电能测量的准确性, 同时也直接威胁继电保护及安全自动装置动作的正确性。在现场实际运行中, 严禁TV二次电压小母线发生接地、相间短路、失电等情况。概括地说, TV二次电压回路故障时对保护主要有以下影响:
(1) 接入继电器电压线圈的TV二次电压完全消失, 对于反映电压降低的保护装置来说就好像高压系统发生短路一样, 此时低电压继电器、阻抗继电器会发生误动作;
(2) 接入继电器的TV二次电压在数值和相位上发生了畸变, 对于反映电压和电流相位关系的保护如方向保护装置可能会误动作。
TV二次电压小母线的接线通常为从开关场的TV二次端子箱由二次电缆引到电气网控室中央继电器盘, 经切换后由二次电缆引到继电保护装置盘盘顶TV二次电压小母线, 再经TV二次电压小母线的引下线接入各继电保护装置电压端子。为了提高TV二次电压小母线的稳定性, 通常情况下TV二次电压小母线必须环网运行, 不允许停电, 以保证继电保护及安全自动装置在一次设备故障时正确采集故障量, 快速切除故障设备, 保障电力系统安全可靠运行。
1 TV二次电压小母线运行现状
电气网控室T V二次电压小母线用10 mm2圆铜安装在继电保护装置盘顶, 相邻继电保护装置盘用二次电缆过度连接。
近年来继电保护装置随着不断更新改造的实施, 由于TV二次电压小母线是公用系统, 不能停电, 在改造拆除旧继电保护装置盘过程中需要采取严密的安全措施, 但仍然难免发生TV二次电压回路接地短路, TV二次电压小母线部分或全部失电, 造成正常运行中设备的继电保护装置采集到的电压量不正确, 瞬时开放相应继电保护装置中的电压元件, 如果此时电流发生变化, 极易使继电保护装置发出跳闸命令, 跳开正常运行中的开关, 停止对用户或系统的供电。为避免发生TV二次电压接地短路导致保护误动, 在拆除旧继电保护装置盘时需停用与其同在一条TV二次电压小母线上的线路、主变、发电机等带有电压元件的各类继电保护跳闸压板如:距离保护、复合电压过流保护、零序电压 (电流) 保护等, 但这样一来, 在系统设备发生故障时, 运行中的继电保护装置由于跳闸压板停用而拒动, 造成机组越级跳闸、系统解列、重要用户停电的恶性事故, 对电力系统和用户造成灾难性后果。
2 由电压小母线故障引起的事故
(1) 90年代初, 某市一变电所在主变继电保护改造的施工过程中, 由于施工人员不慎, 将一根TV二次电压线误碰倒运行中的相邻主变继电保护盘的出口跳闸回路, 造成该主变的误跳闸, 导致大面积停电恶性事故。
(2) 某35 k V变电所在新安装工程结束后, 系统进行送电调试, 在开关刚投运不久, 即听到35 k V开关室一声轰响, 随即母差保护动作, 开关跳闸。值班人员到现场后, 只见室中浓烟滚滚, 经检查, 发现W相TV爆炸。事后分析发现, 在施工的过程中, 误将U、W相二次电压小母线短路, 引起母差保护动作。35 k V变电所停电事故。
3 TV二次电压小母线接线改进探讨
根据现状及继电保护保护要求, 对TV二次电压小母线改进如下:
(1) 110 k V、220 k V (TV) 制作二次电压分配盘, 接线端子采用NJD-7S-10型试验端子 (中间可断开) 。
(2) TV二次电压接线方式改为:TV二次电压由中央继电器盘用二次电缆接到110 k V、220 k V (TV) 二次电压分配盘端子, 内侧并联, 外侧分路到各继电保护装置盘, 形成独立回路。
(3) 将原来的铠甲电缆全部更换为新型屏蔽电缆, 提高继电保护抗干扰能力, 确保继电保护装置采集电压量的精确性
(4) 逐步利用线路及主变停电机会, 将所有元件的电压量由以前的公用TV二次电压小母线移至110 k V、220 k V (TV) 二次电压分配盘, 完工后拆除原TV二次电压小母线。
4 结语
直流母线电压 第6篇
8750-65吊斗铲用于矿岩捣堆, 其工作条件非常恶劣, 经常出现过大的冲击载荷, 甚至堵转。因此, 吊斗铲对电气传动系统就有较高的要求:要求电气传动系统的机械特性曲线的包络面积大, 有足够的有用功率;要求有良好的调速性能, 能四象限运行, 能快速地进行加、减速和反转, 动态响应速度快;要求系统制动性能好, 并能回收能量;要求系统运行可靠, 维修方便等。由于吊斗铲对电气传动系统的这些特殊要求, 而世界吊斗铲目前应用的电气传动系统主要还是直流传动系统, 采用晶闸管变流器-直流电动机系统 (简称晶闸管直流系统) , 但这种系统都存在直流电机的固有的缺点, 即维修工作量大、效率较低等。工作时, 逆变器将再生制动能量反馈到公共直流母线上, 可供其它工作机构使用, 使能量得到充分利用。使用不完的制动能量, 可以通过制动电阻消耗掉, 而8750-65吊斗铲采用了AFE整流单元, 使用不完的制动能量, 可以通过AFE整流单元回馈给电网。实践证明, 8750-65吊斗铲采用SIEMENS公司的AFE整流单元交流变频调速系统和以往吊斗铲相比, 具有节约电能、调速性能好、可靠性高、维护量小、生产效率高、功率因数高等优点, 是公认的吊斗铲电气传动系统的发展方向。这一技术的产生和发展为交流调速开拓了广阔的天地, 外交流调速在电气传动行业己占绝对优势, 虽然国内直流调速还在大量使用, 但近年来凡新建的电气传动系统均采用交流调速, 其发展势头是迅速的。
2 吊斗铲直流母线预充电工作过程
吊斗铲有5条直流母线, 预充电前要求系统准备好、高速开关全部闭合、主变油泵和散热风机工作、水系统泵工作, 才能开始直流母线预充电, 5条直流母线就会从0V被升高到1250V, 然后高压柜真空接触器DPC1、DPC2、DPC3闭合, SIBAS控制系统释放AFE整流单元, 直流母线电压将会达到1800V。
2.1 吊斗铲系统准备
吊斗铲系统准备好, 具备启机条件是, PLC系统和SIBAS系统同时监测系统的准备状态正常, SIBAS系统确保没有任何驱动故障, 没有急停按钮被按下, 没有温度故障存在和没有内部SIBAS系统错误。PLC系统将从所有的7个SIBAS机架中读取这个SIBAS系统准备状态信号。为了使母线电压升高, PLC系统也监测吊斗铲其余部分的准备状态信号, 确保没有任何故障出现。如果系统准备灯不亮, HMI人机界面将激活逻辑块, 详细显示故障信息的来源, 为维修人员的维护做准备。
2.2 预充电原理及过程
吊斗铲系统准备好, 当操作者按下系统运行按钮后, PLC系统将发出一个命令, 同时接通5个预充电接触器, 这时每个独立的直流母线将在几秒钟内产生瞬间电流, 电压从0V升到1250V。SIBAS系统负责监测直流母线的预充电电压, 当预充电的电压达到规定值时, SIBAS发送一个“预充电OK”的状态信号给PLC系统。PLC系统等到所有的5个直流母线“预充电OK”信号完成后, 断开所有的预充电接触器, 这时母线电压将慢慢下降直到高压柜真空接触器DPC1、DPC2、DPC3闭合。如果在规定的时间内, PLC系统没有收到所有的“预充电OK”信号, 吊斗铲的会报预充电超实故障和启动顺序故障。如果预充电完成后, PLC系统将按照预先设定好的延时, 分别闭合三个DPC真空接触器。直流母线电压将跳升到1350V。因为没有连接负载, 所以母线电压将在这段时间内产生一定量的波动。SIBAS系统监测到预充电完成和三个DPC真空接触器关闭信号后, 先延时几微秒钟, 再将AFE整流单元释放命令发给AFE的SIBAS机架中的SIPS模块。为了阻止在启动时发生产生AFE故障, 在AFE整流被接通之前, 电压将保持为设定值, 然后母线电压将升达到1800V, 以上就是整个吊斗铲直流母线原理。
摘要：8750-65吊斗铲是世界上第一台无齿驱动吊斗铲, 电气控制也是最先进的, 采用AFE (主动前端整流单元) 整流单元的交流变频调速系统和SIBAS (西门子自动控制系统) 控制系统, 具有节约电能、调速性能好、可靠性高、维护量小、生产效率高、功率因数高等优点, 是矿山设备电气控制系统的发展方向。吊斗铲条直流母线预充电的作用是, 主要是减小母线回路中冲击电流, 防止电流过大损坏直流母线电容。根据电容的充电时间-t/RC, 如果没有充电回路即R=0, 那么充电时间为0, 相当于电容瞬间充了很大的电流, 这样在电容上会产生很大的电流可能会烧毁电容。
关键词：无齿驱动,AFE (主动前端整流单元) ,SIBAS (西门子自动控制系统) ,直流母线
参考文献
[1]王兆安, 黄俊.电力电子技术.机械工业出版社.
[2]廖常初.plc基础及应用.机械工业出版社.
高压直流智能母线在数据中心的应用 第7篇
现代社会中, 信息的传递离不开电, 而在信息高速存储传递的数据中心, 电源安全可靠地运行必定是数据中心基础设施建设的重中之重。随着数据中心交流不间断电源容量的不断增加, UPS的应用也越来越广泛, 然而许多事故都与UPS系统有关, 所以使用这种系统越多, 存在的安全隐患就越多。最根本的方法就是采用高压直流供电系统取代UPS供电系统, 实践表明, 这种供配电方案比UPS系统具有更安全、更可靠、更高效的优点。随着高压直流供电系统的大量使用, 电缆的输电方式在性能、安全性、可扩展性等方面均出现短板, 寻找一种更加优化的输电方案迫在眉睫。在传统的供配电中, 交流母线的使用是安全高效的, 若把母线的概念应用到直流供电系统中, 必定可以取代电缆的输电方式, 成为直流供电系统中最具发展力的输电方式。
2 高压直流供电系统的发展趋势
2.1 应用实例已经证明其应用的可行性
高压直流系统代替交流UPS系统为使用交流的负载供电尽管在国内应用还很少, 但是国外早有多次会议对高压直流细节问题进行商讨, 其中包括电压等级的确定、接点/连接器和其他硬件的研发、安全和接地问题等。在国内, 中国电信盐城分公司的成功应用实例, 也为这项技术的更大范围推广起到了很好的示范作用。人们之所以越来越重视这项新技术的应用, 直流系统的安全可靠性就是充足的理由。
2.2 通信发展无疑需要高压直流供电系统
建设节能环保的绿色数据中心是现代数据中心建设的新方向, 选择直接使用高压直流的服务器产品, 以提高效率、降低能耗、减少机房空调系统的制冷消耗, 符合节能环保的新方向、新理念和新政策, 所以高压直流供电系统的应用是数据中心发展的必然趋势。
3 高压直流智能母线的内容
3.1 概念和性质
母线用高导电率的铜、铝制材料制成, 载流量很大而且集肤效应小;另外用金属槽作为外壳, 所以具有不燃烧, 安全可靠性高的优点。除此之外, 母线比传统的配电电缆使用寿命要长, 母线的供配电无需专门的列头柜进行配电, 减少供配电占用面积, 提高空间使用效率。
直流母线排用于解决数据中心微模块系统直流馈线问题。传统数据中心直流馈线有专门的直流列头柜用于布局各个直流分路, 这使得数据中心必须留出一定的面积给列头柜布置, 从而减少了整体空间的使用效率。利用直流母线排方案可以直接节省略直流列头柜而提高空间使用效率。
3.2 特点
采用高压直流智能母线, 具备以下非常明显的技术优势。
1) 高性能。母线采用高密度的铜排或者铝排制成, 集肤效应和电阻小, 电流密度和载流量大, 在使用的时候不需要降容。
2) 高安全可靠性。母线槽由金属封闭外壳制成, 它能够保护高压直流智能母线免受外界损伤, 母线槽的金属封闭外壳还可以作为整体接地, 这种接地非常安全可靠。
3) 线路更加优化。某些分支回路可以通过母线槽进行合并, 并且通过插接箱使之成为一个大的母线槽。这样可以优化线路, 简化电气系统, 得到较多股线低的电流值。因此整体上节约了工程的造价, 并且维护方便。
4) 扩展性好。母线由多段组成, 系统的扩展可通过增加或者改变母线段数来实现, 重新利用率高。
5) 安装简单方便。高压直流智能母线由多段母线组成, 每一段母线体积较小且重量较轻。因此, 安装时所需施工人数少且安装快速便捷。
3.3 性能比较
高压直流智能母线与传统电缆的比较见表1。
4 结束语
目前, 高压直流智能母线的研发及应用还处于初期阶段, 尽管如此, 我们应当看到高压直流智能母线在生产应用中的优势, 以及所带来的社会效益和经济效益。随着高压直流供电系统的日益普及, 电缆的使用已经不能满足性能、安全、维护等方面的需求, 高压直流智能母线的出现满足了高压直流供电系统在输电方面的要求。高压直流智能母线的日益普及是大势所趋。
总之, 高压直流智能母线作为国内IDC数据中心高压直流供电系统的一种全新应用, 仍需在未来的IDC数据中心规划设计中积极探索, 积累经验, 不断完善成熟, 为IDC数据中心的节能、能耗监控和运维做出更多贡献。
摘要：对数据中心高压直流的供配电方案进行研究, 提出一种安全高效的解决方案——高压直流智能母线供配电方案, 并同时对高压直流智能母线的概念、性质、发展前景等问题进行了阐述。
关键词：数据中心,高压直流,智能母线,高效利用
参考文献
[1]李聚聪.浅谈低压母线槽在高层建筑中的选用[J].广东科技, 2008, (200) :179-180.
[2]王平.2009.通信用高压直流供电系统应用探讨[C]//中国通信电源与防雷论坛论文集, 2009:43-45.
[3]王飞.高压直流供电技术及应用前景[J].广东建材, 2010
[4]丁聪.分布式光纤测温系统在IDC机房的应用[J].中国新通信, 2014, (4) .
直流母线电压 第8篇
新疆生产建设兵团第四师电力公司某110 k V变电站, 35 k V母线运行方式为单母线分段, 一、二段电压互感器采用的是消弧柜 (如图1所示) , 投入运行后连续两次烧坏电压互感器和过电压保护器, 同时烧坏对侧火电厂 (电源端) 35 k V电缆头和电压互感器。
2故障原因分析
根据故障现象, 经过初步判断, 可能是由于下述的几个原因所致: (1) 谐振过电压。谐振过电压有多种, 有线性谐振过电压、参量谐振过电压和铁磁谐振过电压。 (2) 电压互感器的负载过重。基于该110 k V变电站35k V母线单母线分段, Ⅰ段有1×25 MW火电厂和15MW水电站接入, Ⅱ段有2×25 MW火电厂接入, 供电容量过大造成了一、二次电流的过大, 二次电流的总和超过了额定值, 造成了发热的现象。 (3) 避雷器和互感器不匹配, 导致雷击或过电压损坏设备。 (4) 质量问题。如产品本身绝缘、铁心叠片及绕制工艺不过关等, 均可能导致电压互感器发热过量, 使设备绝缘长期承受高温, 从而导致绝缘加速老化, 出现击穿, 使电压互感器烧毁。
根据上述分析, 结合35 k V母线Ⅱ段火电厂运行接线情况:1号、2号机组2×25 MW汽轮发电机组, 发电机出口电压为10 k V;机组高压厂用电源的接线方式为10 k V单母线不分段;电源一路由发电机出口经变压器升压至35 k V;35 k V单母线分段, 电压互感器同样采用消弧柜, 再通过35 k V电缆接入公司110 k V变电站35 k V侧。通过分析判断, 排除了谐振、电压互感器负载过重、避雷器和互感器不匹配、质量问题这4种情况。两次事故的主要原因是两端35k V电压互感器都是采用的消弧柜, 也就是说, 有一端出现单相接地的同时, 另一端同样会出现单相接地。而且火电厂机组的长期运行, 对线路电缆维护不到位发热等因素, 也引起绝缘损伤、老化等, 造成设备绝缘水平的下降, 并引发35 k V系统接地事故 (两端消弧同时作用于弧光接地转为金属接地) , 后发展为相间短路, 使110 k V变电站35 k V电流速断保护动作跳闸的同时, 引起35 k V电压互感器和过电压保护器严重烧坏, 同时使火电厂35 k V母线电流互感器高压侧2相熔断器熔丝烧断, 电缆放炮和电压互感器烧毁, 严重威胁电网的安全运行。
根据消弧柜一次原理:为了抑制系统过电压, 提高电网运行的安全可靠性, 当系统出现弧光接地故障时, 消弧柜通过快速接触器在故障相投入专用限压器, 限制弧道恢复电压, 破坏电弧滋生条件, 使接地电弧在电流过零时不再重燃, 从而达到抑制弧光过电压的目的。但随着公司电网和网络的快速发展与变化, 系统本身的复杂性对过电压也产生越来越重要的影响, 个人认为消弧线圈降低了故障相恢复电压的速度, 易于使故障相电弧重燃, 且在对地电压最大时发生, 这又使过电压数值增加。这就是说消弧线圈不仅不能消除过电压, 反而会加大过电压数值, 而且弧光接地本身伴有高频振荡, 由于消弧线圈和电网电容两者频率特性相差悬殊, 两者是不可能互相补偿或调谐的, 有时还恰恰相反, 消弧线圈加剧了高频振荡, 从而加大了系统的过电压。
3解决办法及教训
(1) 鉴于公司110 k V变电站和电厂目前的设备状态, 退出电厂端消弧柜内微机控制器WZK和快速接触器K, 改为常规当系统有操作过电压或大气过电压时, 由组合式过电压保护器KOV将过电压限制在系统绝缘允许的范围内; (2) 加强和提高运行人员判断和处理事故的能力。