導(dǎo)語：如何才能寫好一篇雙電源，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：MFT;直流電源;隔離;改造

中圖分類號：TM621.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）26-0114-02

1 改造的必要性

MFT（主燃料跳閘）是保證鍋爐安全運(yùn)行的核心內(nèi)容，在出現(xiàn)任何危及鍋爐安全運(yùn)行的危險工況時，MFT動作，所有進(jìn)入爐膛的油和煤將被快速切斷，以保證鍋爐安全，避免事故發(fā)生或限制事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

為了有效地提高M(jìn)FT動作的可靠性，MFT設(shè)計成軟、硬兩路冗余。當(dāng)出現(xiàn)跳閘條件時，MFT除了通過軟件動作相關(guān)設(shè)備，同時還通過硬件即跳閘繼電器板將此信號發(fā)往其它系統(tǒng)，跳閘相關(guān)設(shè)備。我公司設(shè)計有MFT繼電器盤，為了減少誤動，防止拒動，MFT信號在硬件上進(jìn)行3取2，最大限度的保護(hù)全廠設(shè)備。當(dāng)MFT發(fā)生后， 繼電器動作，通過硬接線使相關(guān)設(shè)備跳閘，這就要求MFT繼電器的電源必須可靠，一旦發(fā)生故障，不能及時跳閘相關(guān)設(shè)備，將直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行，給主、輔設(shè)備造成重大損壞。

根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項反措》要求，火力發(fā)電廠機(jī)爐保護(hù)跳閘回路所用電源應(yīng)可靠，以保障保護(hù)不發(fā)生拒動、誤動。我公司#1-#6機(jī)組MFT跳閘回路所用兩路220VDC電源經(jīng)二極管并列運(yùn)行，形成了環(huán)路，與反措要求相違背，因此需通過雙電源切換裝置將兩路直流220V電源進(jìn)行隔離。

2 原直流電源系統(tǒng)存在的問題

2.1 系統(tǒng)原理

原MFT的直流電源是由兩路電氣直流電源Ⅰ、Ⅱ并聯(lián)提供，如圖1所示，兩路電源的正極各串接了1個二極管，負(fù)極各串聯(lián)了一個與正極反向二極管，經(jīng)二極管自動高選后輸出一路。根據(jù)二極管的工作特性，正常情況下，兩路直流電源有一路始終處于工作狀態(tài)，當(dāng)此路電源出現(xiàn)故障，另一路電源二極管經(jīng)短時間導(dǎo)通進(jìn)入工作狀態(tài)，實現(xiàn)無擾切換，保證熱控電源的不間斷。

2.2 安全隱患

原直流電源系統(tǒng)中，熱控直流電源的正極是通過二極管把兩路電氣直流電源Ⅰ、Ⅱ的正極連在一起，負(fù)極通過反向二極管連接在一起，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使得兩路直流電源形成環(huán)路，沒有完全獨(dú)立，使機(jī)組的安全運(yùn)行存在隱患。原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)只要發(fā)生直流接地故障，不論在何位置，兩路直流系統(tǒng)會同時接地，電氣的接地選線裝置將無法正確判斷接地點的位置，給故障查找及事故處理工作帶來很大困難。同時，在查找接地點的過程中，熱控電源有全部喪失的風(fēng)險，可能引發(fā)更嚴(yán)重后果，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。

3 改造方案

①每臺機(jī)組MFT跳閘回路電源系統(tǒng)增加2套直流雙電源切換裝置，兩套雙電源切換裝置分別命名為#1、#2。電源切換裝置安裝在DCS網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜內(nèi)。

②現(xiàn)MFT跳閘回路所用兩路電源為#1雙電源切換裝置提供電源，電氣專業(yè)再分別從直流Ⅰ段和直流Ⅱ提供兩路電源供#2雙電源切換裝置。

③日常運(yùn)行時，兩套雙電源切換裝置輸出應(yīng)為同一直流段，即可避免直流供電系統(tǒng)行程環(huán)路。

④雙電源切換裝置工作電源應(yīng)在85～270 V DC，切換時間小于8 ms，額定電流不小于30 A。

⑤由切換裝置提供電源監(jiān)視、裝置故障報警點輸出。

⑥改造工作在機(jī)組檢修時進(jìn)行。

4 改造后直流電源系統(tǒng)

4.1 改造后直流電源系統(tǒng)工作原理

改造后直流雙電源轉(zhuǎn)換裝置采用進(jìn)口大功率直流真空接觸器作為轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時輔助以大功率DC/DC轉(zhuǎn)換電路，保證在轉(zhuǎn)換開關(guān)開斷瞬間輸出電壓穩(wěn)定。

裝置基本原理框圖，如圖2所示，輸入電源回路Ⅰ（簡稱主電）以及輸入電源回路Ⅱ（簡稱備電）分別經(jīng)二極管、接觸器并聯(lián)到輸出端。兩個輔助電源的輸入端分別取自回路Ⅰ和回路Ⅱ，且相互獨(dú)立，裝置內(nèi)部的邏輯回路由兩個輔助電源同時供電，當(dāng)任何一路輸入失電時，裝置內(nèi)部邏輯都不會受影響。

裝置正常工作時，主電源經(jīng)防反二極管直接輸出，備用電源處于斷開狀態(tài)。當(dāng)處于工作狀態(tài)的主電源由于故障造成電壓跌落或失電時，裝置內(nèi)電壓檢測回路檢測到輸入端電壓變化，當(dāng)電壓值跌落到額定電壓的75%～80%時，裝置判斷該路電源出現(xiàn)故障，發(fā)出電源切換指令，輸出電壓即切換到備用電源上，整個切換過程約為15～30 ms，在切換過程中，裝置的輸出端電壓經(jīng)DC/DC回路維持在額定電壓的90%～95%左右。

當(dāng)主電源直流系統(tǒng)故障排除，恢復(fù)供電時，裝置面板對應(yīng)電源指示燈亮，裝置自動切換回主電源供電。

裝置切換過程中，面板上紅色告警指示燈會有瞬間閃爍，屬于正?，F(xiàn)象。裝置告警端子Ⅰ為常閉接點，當(dāng)裝置主電源輸入、備用電源輸入、以及電源輸出3個端口中任意一路電壓低于額定值的80%時，常閉接點打開，通知裝置失電;端子Ⅱ為常開接點，當(dāng)裝置內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重故障時，接點閉合，通知裝置出現(xiàn)故障。

在裝置運(yùn)行過程中，實時監(jiān)視裝置的運(yùn)行狀態(tài)是保證可靠供電的基礎(chǔ);因此要求將告警端子接到監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)有故障發(fā)生時能得到及時有效的處理。

4.2 造后系統(tǒng)試驗

4.2.1 通電前檢查

①檢查裝置輸入端、輸出端極性正確;

②確認(rèn)輸入電源電壓范圍滿足裝置要求;

③確認(rèn)輸入端空開處于斷開位置，輸出端負(fù)載斷開。

4.2.2 裝置通電檢查

①合上主回路電源空開，觀察裝置面板上的指示燈，Ⅰ路電源指示燈和Ⅰ路工作指示燈應(yīng)點亮;第一路報警指示燈亮起，約幾十秒后裝置自檢結(jié)束后熄滅;

②合上備用電源空開，Ⅱ路電源指示燈點亮;

③測量輸出電壓幅值、極性正常;

④輸出端帶載，測量輸出電壓正常。

4.2.3 改造后試驗

①確定裝置輸入為雙路正常電壓，輸出帶正常負(fù)荷;

②觀察面板指示燈狀態(tài)，將主電源空開斷開，裝置立即切換到備用電源上，切換時間為0.42 ms，符合改造方案中切換時間小于8 ms要求。運(yùn)行燈和電源燈也相應(yīng)變化。

③測量輸出電壓為230.8 V，比輸入電壓232低1.2 V屬于正常范圍。

④將主回路空開合上，對應(yīng)的電源指示燈亮起，電源切換到主回路。

⑤斷開備用電源空開，裝置Ⅱ路電源指示燈熄滅，裝置無切換動作。

⑥再次測量輸出電壓為230.8處于正常值。

⑦合上備用電源空開，試驗結(jié)束。

整個試驗過程中，裝置可靠切換，負(fù)載設(shè)備沒有異常情況，面板無異常告警狀態(tài)。

5 結(jié) 語

本次改造解決了MFT保護(hù)回路直流雙電源系統(tǒng)形成了環(huán)路的重大安全隱患，通過雙電源切換裝置將兩路直流電源進(jìn)行隔離，改造后的電源切換裝置有故障報警和失電報警輸出功能，報警信號被引至監(jiān)視系統(tǒng)，熱控電源的運(yùn)行狀態(tài)實現(xiàn)了實時監(jiān)視，便于及時發(fā)現(xiàn)和處理問題。經(jīng)過半年時間的運(yùn)行，裝置工作穩(wěn)定可靠，狀態(tài)良好，本次改造成功。

參考文獻(xiàn)：

[1] 望亭發(fā)電廠.660 MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)教材（熱控分冊）[M].

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關(guān)鍵詞:動力;安全策略;控制電路

0引言

地鐵工程維護(hù)車大部分時間是在地鐵隧道內(nèi)運(yùn)行、作業(yè)，為保證地鐵隧道內(nèi)干凈、衛(wèi)生，保障在隧道內(nèi)檢修作業(yè)工作人員身體健康，近年來地鐵公司對工程維護(hù)車提出了低噪音、無煙氣污染、低碳環(huán)保等要求。中車株洲電力機(jī)車有限公司積極適應(yīng)地鐵公司的需求，大膽創(chuàng)新，在國內(nèi)率先研制出采用蓄電池和接觸網(wǎng)(第三軌)雙電源供電方式的蓄電池電力工程車，這種新型工程維護(hù)車推出后廣受國內(nèi)外地鐵公司的歡迎和好評。本文對蓄電池電力工程車蓄電池和接觸網(wǎng)(第三軌)雙電源供電模式的主電路、實現(xiàn)雙電源供電方式切換的安全策略和控制電路進(jìn)行介紹。

1工程車雙電源供電模式主電路介紹

工程車雙電源供電模式分別為接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電，其中接觸網(wǎng)和第三軌供電電源為DC1500V，接觸網(wǎng)和第三軌供電的區(qū)別在于供電裝置的位置不同，接觸網(wǎng)在工程車上方供電，第三軌是與軌道平行的供電軌道，在工程車下方供電;牽引蓄電池的額定輸出電壓為800V。中車株洲電力機(jī)車有限公司設(shè)計的蓄電池電力工程車在運(yùn)行過程中可根據(jù)實際使用情況由司機(jī)室內(nèi)的司乘人員進(jìn)行接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電選擇，雙電源供電模式主電路原理如圖1所示。

1．1接觸網(wǎng)/第三軌供電模式

當(dāng)選擇接觸網(wǎng)/第三軌供電時，DC1500V供電電源經(jīng)受電弓/集電靴、防反二極管V01、三位置開關(guān)S11“接觸網(wǎng)/第三軌”位、熔斷器F11、雙極接觸器K01、差分電流傳感器B10、快速斷路器Q01到達(dá)牽引逆變器，通過牽引逆變器為工程車牽引電機(jī)提供電源。

1．2牽引蓄電池供電模式

當(dāng)選擇牽引蓄電池供電時，DC800V供電電源經(jīng)隔離開關(guān)S02、熔斷器F21和F22、電流傳感器B11、防反二極管V02、接觸器K02、快速斷路器Q01到達(dá)牽引逆變器，通過牽引逆變器為工程車牽引電機(jī)提供電源。以上接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電兩種供電模式只能選擇一種供電模式為蓄電池電力工程車進(jìn)行供電，即當(dāng)三位置開關(guān)S11在“接觸網(wǎng)/第三軌”位、雙極接觸器K01閉合時，蓄電池電力工程車實現(xiàn)接觸網(wǎng)/第三軌供電模式，牽引蓄電池不會對負(fù)載供電;當(dāng)隔離開關(guān)S02在“閉合”位、接觸器K02閉合時，蓄電池電力工程車實現(xiàn)蓄電池供電模式，接觸網(wǎng)/第三軌不會對負(fù)載供電。為確保蓄電池電力工程車雙電源的供電模式安全、可靠切換，在設(shè)計時已制定可靠的安全策略并通過控制電路的邏輯互鎖來實現(xiàn)。

2雙電源供電模式切換的安全策略

為確保蓄電池電力工程車可靠運(yùn)行及保證司乘人員的人身安全，設(shè)計時詳細(xì)分析了接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電雙電源切換可能出現(xiàn)的危險條件，制定了詳細(xì)的安全策略，雙電源切換的安全策略見表1。從表1可見，蓄電池電力工程車需確保工程車靜止、卸載、高速斷路器Q01處于斷開位的情況下，雙供電模式切換才有效。如果蓄電池電力工程車正在運(yùn)行(任何模式)且高速斷路器Q01為閉合狀態(tài)，司機(jī)室內(nèi)的司乘人員轉(zhuǎn)動設(shè)置在操作臺面板上的雙供電模式選擇開關(guān)S01無效，控制系統(tǒng)屏蔽該信號，工程車按原選擇模式運(yùn)行。此時在司機(jī)室顯示屏上有提示信息，警告司乘人員模式選擇開關(guān)的位置發(fā)生變化并無效。如在多臺車重聯(lián)運(yùn)行時，只有主控工程車占用端司機(jī)室操作供電模式轉(zhuǎn)換開關(guān)S01才有效。蓄電池電力工程車在確定以上所需供電切換的安全條件有效后，中央控制單元才按選擇的供電模式重新配置主電路，通過控制雙極接觸器K01或接觸器K02的通斷來實現(xiàn)接觸網(wǎng)/第三軌供電和牽引蓄電池供電的安全、可靠切換。

3雙電源供電模式切換的控制電路

設(shè)置在司機(jī)室操作臺面板上的雙供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)S01由“接觸網(wǎng)/第三軌”位、“蓄電池”位和“0”位三個檔位組成，IO1、IO2、作為模塊A01的控制輸入信號，IO3和IO4作為模塊A02、A03的控制輸出信號如圖2、圖3所示，S01和IO口信號關(guān)系詳見表2。當(dāng)雙電源供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)S01選擇“接觸網(wǎng)/第三軌”位時，模塊A01的IO1和IO2收到“10”信號，模塊A02和A03的IO3和IO4輸出信號“10”，“IO3”為高電位雙極接觸器K01線圈得電，IO4為低電位接觸器K02線圈不得電，同時雙極接觸器K01常閉觸點斷開，實現(xiàn)兩種供電模式切換雙極接觸器K01和接觸器K02的電氣互鎖，由于雙極接觸器K01閉合實現(xiàn)接觸網(wǎng)/第三軌供電。反之，當(dāng)電源供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)S01選擇“牽引蓄電池”位時，模塊A01的IO1和IO2收到“01”信號，模塊A02和A03的IO3和IO4輸出信號“01”，“IO4”為高電位接觸器K02線圈得電，IO3為低電位雙極接觸器K01線圈不得電，同時接觸器K02常閉觸點斷開，實現(xiàn)兩種供電模式切換雙極接觸器K01和接觸器K02的電氣互鎖，由于接觸器K02閉合實現(xiàn)牽引蓄電池供電。當(dāng)供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)S01選擇“0”位時，A01輸入和A02、A03輸出都為“00”，雙極接觸器K01和K02線圈均不得電，兩個供電回路為開路。當(dāng)A01輸入信號為“11”時，代表供電模式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)故障，A02、A03輸出也將為“00”，K01和K02線圈均不得電，兩個供電回路為開路。

4結(jié)語

隨著市場對工程車需求的逐年遞增，這種雙源供電方式的工程車在地鐵行業(yè)十分受歡迎，其通過兩個接觸器的互鎖控制保證動力供給的唯一性保證了車輛的安全性、可靠性。

參考文獻(xiàn):

［1］李琛玫，丁偉民，崔洪巖．蓄電池電力工程車高壓柜的設(shè)計分析及仿真計算［J］．電力工程車與城規(guī)車輛，2014(2):43－1402．

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于是我們購買電源時便要按照峰值功率去購買，可市場上高功率的電源都有著不菲的價格。難道為了性能我們真的要花大價錢去買高功率的電源嗎？難道真的沒有別的解決方案嗎？答案是，有的！

機(jī)器內(nèi)分為以CPU、顯卡為首的高功耗部件，而光驅(qū)、硬盤等等為低功耗部件，我們采用雙電源冗余解決方案把CPU、主板、內(nèi)存等由主板進(jìn)行供電的設(shè)備用一個電源供給。而外接電源的顯卡、光驅(qū)、硬盤等設(shè)備用另一個電源進(jìn)行供電。這樣單個200W～300W的電源足以可以保證滿負(fù)荷下峰值功率的要求，而不必為高檔、高功率電源的高價進(jìn)行買單。

首先，我們確定實現(xiàn)此方案需要的條件。

1.舊ATX電源，功耗以300W左右為佳，數(shù)量兩個。

2.足夠?qū)挸ǖ臋C(jī)箱或者放置額外電源的位置，距離主板電源接口以20cm以內(nèi)為佳。

3.導(dǎo)線2條，銅鋁皆可，粗細(xì)無要求，兩條10cm左右。

4.鉗子、剪刀等等工具。

其次，對于ATX電源，當(dāng)用戶按下機(jī)箱上的電源開關(guān)后，主板就會給ATX電源送出一個啟動信號，我們稱之為PS_ON（電源開啟）信號，在電源收到這個PS_ON信號之后，ATX的主電源電路才會開始工作并輸出電流。而當(dāng)我們要關(guān)機(jī)的時候，通過主板上的POWER按鈕，可以讓主板停止向ATX電源輸出PS_ON信號，這個時候，ATX電源的主電源部分就停止工作，并截止電路的輸出了。我們要做的很簡單，就是把這兩個PS_ON線（綠色）和任意兩條對應(yīng)的地線（黑色）連起來即可。

將兩臺電源的PS_ON信號連線(綠色)和旁邊地線(黑色)將其絕緣表皮剝開約1cm長度，使之露出內(nèi)部的金屬。然后用一根導(dǎo)線先將兩臺電源的PS_ON信號線連接起來，然后再用一根導(dǎo)線將兩臺電源的“電源地”連接起來。一定要記得將連線的接頭用絕緣膠帶包好，以避免線路短路。

最后，進(jìn)行安裝工作吧，把需要給CPU等供電的電源插在主板上，而給外接電源設(shè)備供電的固定在任意地方即可。需要注意的是，如果顯卡功耗過高，比如9800G×2，甚至是4870×2或雙顯卡，那么它們的供給電源需要一個比較大的功率，就不要把光驅(qū)硬盤等接在此電源上了。按需調(diào)配設(shè)備，讓兩個電源盡量負(fù)載差不多，這樣能達(dá)到最好的效果。至此，我們就擁有了一個300W×2的電源了，沒花大價錢，Power一按兩個電源同時開始工作，是不是很有成就感呢。

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關(guān)鍵詞：高層建筑；雙電源切換；故障；電氣設(shè)計

中圖分類號：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）14-0137-02

現(xiàn)在，在很多建筑中（如工廠、學(xué)校、酒店和寫字樓等），都裝配了兩套供電電源裝置，一路用于正常時電源的供電，另一路則用于應(yīng)急時供電，也可以稱為備用電源。當(dāng)主電源的供電出現(xiàn)問題或需要檢修時，緊急啟動備用電源進(jìn)行供電，把應(yīng)急電源改為供電電源。在高層建筑中，諸如在樓道、水泵、消防照明等電路中采用雙電源方式更為的普遍，雙電源切換方式可以有效的保障電路供電的可靠性，同時也會相應(yīng)的增加雙電源轉(zhuǎn)換帶來的故障。在發(fā)達(dá)國家早已把雙電源切換電路的研究、生產(chǎn)列為了產(chǎn)業(yè)的重點，得到了快速的發(fā)展，并使其逐步實現(xiàn)智能化、高新技術(shù)化。二十世紀(jì)的九十年代，在國內(nèi)市場對雙電源切換開關(guān)需求量很大，相繼引進(jìn)了日本株式會社的MZ和VSK系列高低壓雙電源切換開關(guān)，從法國引進(jìn)電機(jī)驅(qū)動SirCOVER標(biāo)準(zhǔn)型和VS型電源切換開關(guān)。通過引進(jìn)這些產(chǎn)品，我國的電氣元件的種類得到很大的豐富。

1 高層建筑雙電源切換方案

所謂的雙電源切換電路，指的就是能夠提供電源之間相互切換（通常稱為倒電）的電路。例如，當(dāng)用電高峰期，一些用電較緊張的區(qū)域常會采用拉閘限電的方式，這種情況下，工作電源與應(yīng)急電源之間切換的頻率就會比較頻繁。供電發(fā)生中斷時，一級負(fù)荷和二級負(fù)荷往往會在經(jīng)濟(jì)上和政治上造成重大的損失，甚至危及人員的生命安全。在發(fā)電廠、醫(yī)院、銀行、軍事設(shè)施等重要場所，必須安裝可靠的雙電源的自動切換電路。

目前，隨著計算機(jī)的運(yùn)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，雙電源切換開關(guān)普遍采用的是計算機(jī)的輔助設(shè)計方式，這樣能使產(chǎn)品性能更可靠、結(jié)構(gòu)更合理。下面介紹一種雙電源切換電路。

如圖1所示是雙電源切換電路中的主電路，AC1為主電路的工作電源，而CB1為工作電源中的進(jìn)線斷路器，AC2為主電路的應(yīng)急電源，而CB2為應(yīng)急電源中的進(jìn)線斷路器。C為可逆的交流接觸器，它是由兩部分組成：工作電源進(jìn)線接觸器C11；應(yīng)急電源進(jìn)線接觸器C21。圖2和圖3則為雙電源切換電路的控制電路。其中，C12是工作電源的控制回路中的中間繼電器，C22是應(yīng)急電源的控制回路中的中間繼電器。C為可逆的交流接觸器，它可以通過機(jī)械的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)進(jìn)行互鎖，另外，它與控制電路中間繼電器C12和C22構(gòu)成雙重互鎖。這種切換電路更適合在工業(yè)環(huán)境下安全運(yùn)行。

2 常見雙電源切換電路故障及其解決方法

在高層建筑的電氣設(shè)計當(dāng)中，樓梯的走廊燈、設(shè)備房的照明、小區(qū)的路燈等的雙電源切換電路開關(guān)是用接觸器來構(gòu)成，并且有自復(fù)式以及手動式這兩種控制電路。對這些較小的單相負(fù)荷來說，采用的是由微型的接觸器來構(gòu)成的雙電源單相切換開關(guān)。如果對于高層建筑中空調(diào)冷水機(jī)組設(shè)備房、水泵房，則是提出采用單相負(fù)荷配電線路和動力配電線路分開供電的方式，一邊減小中線截面。

對于高層建筑中的電氣設(shè)計來說，電源轉(zhuǎn)換的回路比較多，并且末端的轉(zhuǎn)換箱的分布也比較廣泛，如果發(fā)生了故障，想要快速的查找出真正故障所在的回路，是一件比較困難的事情。以下根據(jù)筆者多年來的在雙電源切換方面的維修經(jīng)驗，并結(jié)合一些高層建筑的線路設(shè)計思路，分析以下高層建筑中使用雙電源時出現(xiàn)故障的幾點基本維修方法。由于在雙電源電路中，中間繼電器和交流接觸器是雙電源切換的關(guān)鍵部件，雙電源切換電路的故障主要有以下幾種。

2.1 雙電源切換故障

雙電源切換之間發(fā)生故障時最常見的一種故障現(xiàn)象，而雙電源電路如果無法實現(xiàn)正常的切換，可能是由于如下原因：繼電器出現(xiàn)問題，備用電源回路的交流接觸器出現(xiàn)問題，二次回路出現(xiàn)問題。以上的情況都會造成雙電源不能正常的實現(xiàn)切換。

如果切換出現(xiàn)故障，首先打開雙電源的切換箱，檢查相應(yīng)故障，一般情況下都會找的到相應(yīng)的故障原件。因為，在故障元件的故障點上，往往會有被燒壞了的痕跡。所以，為了有效的防止此類雙電源之間不能正常切換的基本辦法就是要定期的對這些雙電源電路之間進(jìn)行一次人為的切換，一般來講每個月一次即可。這樣操作，一方面可以檢查繼電器和接觸器是否能正常工作，另一方面能夠發(fā)現(xiàn)問題并及時進(jìn)行更換，及時控制故障。在實際運(yùn)行中，如果市電停電了，而備用回路的有電指示燈是亮的，但此時某一個雙回路已經(jīng)不能進(jìn)行可靠切換。這種情況就可以判斷是該電路末端切換箱出現(xiàn)問題，針對配電箱就可以發(fā)現(xiàn)并解決問題。

2.2 雙電源電路之間反復(fù)切換

高層建筑內(nèi)的雙回路之間反復(fù)切換，這種故障通常會造成市電停電，而備用電又送不上的情況。這種情況往往比較緊急，需要作出快速的處理。在此介紹一種多臺變壓器的雙電源切換電路，兩臺變壓器開關(guān)K1和K2和聯(lián)絡(luò)開關(guān)K5之間可以通過輔助鋤頭進(jìn)行防并聯(lián)聯(lián)鎖，必要時可以考慮聯(lián)鎖開關(guān)K3按照檢查工作母線無壓進(jìn)行自動投入，以保證市電正常時，兩臺變壓器互為備用。

當(dāng)市電正常時，K1/K2/K4閉合，K5/K3斷開，工作母線、備用母線均帶電，實現(xiàn)了負(fù)荷雙回路備用；市電停電時，K5/K3/K4閉合，K1/K2斷開，工作母線和備用母線均帶電，實現(xiàn)負(fù)載的雙回路備用；市電停電且切縫火災(zāi)時，消防控制中心切除非消防負(fù)荷，保障消防負(fù)荷的雙回路末端切換備用電源。

雙電源回路之間反復(fù)切換的故障問題，是一種不太常見的故障現(xiàn)象。但這種故障問題涉及到了用電的安全，往往故障點也比較難找。而且影響面也較為廣泛，通常會造成整個樓宇內(nèi)的所有回路之間反復(fù)的進(jìn)行切換。這是大樓內(nèi)的燈就會出現(xiàn)忽亮忽暗的情況，也不能判斷出是哪一個末端的切換出現(xiàn)了問題。此時如果主回路已經(jīng)停電而備用的回路還有電，并且建筑內(nèi)所有的雙電源電路末端之間反復(fù)進(jìn)行切換，維護(hù)人員就需要利用晚上的時間，對大樓實行一些人為的停電檢查雙電源切換情況。如果還是出現(xiàn)以上的現(xiàn)象，那么就要找到就近的雙電源回路配電箱，然后使用萬用電表針對主回路中的電壓來進(jìn)行測量，看主回路中是不是有較為明顯的停電的間斷點。從而判斷到底是日光燈電感的放電現(xiàn)象，還是雙回路的末端出現(xiàn)了倒送電的現(xiàn)象。

2.3 不能按照安全條件安裝

雙電源切換電路開關(guān)的安裝必須符合標(biāo)準(zhǔn)的使用條件，否則就會造成一系列的安全使用問題。在安裝時主要考慮的問題包括以下幾個方面：

①周圍的空氣的溫度。周圍的空氣溫度應(yīng)該保持在-15℃～60℃之間，并且在24 h內(nèi)的平均溫度不能超過55℃，如果周圍的溫度高于了65℃或者低于了-20℃則需要進(jìn)行特制。

②大氣的濕度。每月內(nèi)的最大相對濕度大約保持在90%，能夠耐受住海上的潮濕的空氣影響，在較低的溫度下則可以允許較高的相對濕度，如果溫度變化會偶爾產(chǎn)生一些凝露則應(yīng)該采取一些特殊的措施。

③安裝的高度。安裝地點海拔也不能超過2 000 m，當(dāng)需要用在更高海拔的時侯，需要考慮空氣的介電強(qiáng)度以及他的冷卻作用會有所下降的情況，需要進(jìn)行特制。

④污染的等級。安裝地點環(huán)境的污染等級最高為3級。

⑤安裝的級別。安裝的類別應(yīng)該為Ⅳ類。

⑥安裝的傾斜度。產(chǎn)品在柜內(nèi)應(yīng)該采用固定安裝的方式，最大的傾斜度約為±22.5°。

⑦飛弧的距離。在交流電為380 V時，飛弧的距離約為80 mm。而交流電為660 V時，飛弧的距離應(yīng)該為100 mm。當(dāng)電流保持在125 A及以下的情況下安裝時，可以不用考慮飛弧的距離。

2.4 雙電源切換電路開關(guān)步驟不當(dāng)

據(jù)統(tǒng)計，所有的雙電源切換電路的故障中有大約54.32%是由操作步驟不當(dāng)引起的，所以工作人員在使用和維護(hù)雙電源切換電路時，按照規(guī)范的程序進(jìn)行操作是必要的。

①如果是因故停電，并且在較短的時間內(nèi)不能恢復(fù)供電，則必須要啟用備用電源的情況。首先要切除市電供電的各個斷路器，其中包括配電室的控制柜內(nèi)的各個斷路器，以及雙電源切換箱內(nèi)的市供電的斷電器，然后，拉開其中的雙投防倒送開關(guān)，撥至自備電源的一側(cè)，以保持雙電源的切換箱內(nèi)各個自備電的供電斷路器達(dá)到斷開狀態(tài)。啟動備用的電源，當(dāng)待機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)處于正常情況時，需要順序的閉合發(fā)電機(jī)的空氣開關(guān)和自備電源的控制柜內(nèi)的各個斷路器。逐個閉合電源的切換箱內(nèi)的各個備用電源的斷路器，向各個負(fù)載進(jìn)行送電。備用電源在運(yùn)行期間，需要值班人員不能離開發(fā)電機(jī)組，并能根據(jù)負(fù)荷變化進(jìn)行及時的電壓和廠頻率的調(diào)整，如果發(fā)現(xiàn)了異常就要及時處理。

②當(dāng)市電已經(jīng)恢復(fù)了供電的時侯，應(yīng)該及時的做好電源的轉(zhuǎn)換工作，先切斷備用的電源，再恢復(fù)市電的供電功能。首先，按順序逐個斷開每個自備電源的斷路器，其操作順序如下：雙電源的切換箱內(nèi)的自備電源的斷路器自備電源的配電柜內(nèi)的各個斷路器發(fā)電機(jī)的總開關(guān)把雙擲開關(guān)撥送到市電供電的一側(cè)。其次，按照柴油機(jī)規(guī)范的停機(jī)步驟進(jìn)行停機(jī)。第三，按照從市電工作供電的總開關(guān)到各個分路的開關(guān)的順序，依次閉合各個斷路器，最后把雙電源的切換箱內(nèi)的供電斷路器撥到閉合一端。最后，在檢修雙電源切換電路的故障時，必須注意基本的安全問題。這種倒送電方式是十分危險的，不要因為主電路斷電了，就以為線路安全了。

3 結(jié) 語

雙電源自動切換電路的功能強(qiáng)大，并且安裝使用比較方便。廣泛的應(yīng)用與高層建筑、醫(yī)院、銀行等重要的場所。本文簡要的介紹了常用的雙電源切換電路結(jié)構(gòu)，提出了一種多變壓器雙電源切換電路，并針對雙電源切換電路中常出現(xiàn)的故障，提出了一些具體的應(yīng)對措施，對指導(dǎo)高層建筑雙電源切換電路設(shè)計和安裝具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 潘靈芝，孫曉桔.高層建筑雙電源切換故障分析[J].建筑電氣，2008，（8）.

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【關(guān)鍵詞】雙電源；施工方法；相位差；殘余電壓；接地

引言

雙電源智能切換裝置在保證鐵路信號電源的可靠性方面有著重要的作用，隨著鐵路信號設(shè)備對供電可靠性的要求越來越高，阜淮線電氣化改造工程中信號電源采用三路電源供電，一路自閉電源、一路貫通電源、一路站變電源。自閉電源作為主用電源直接接入信號電源一號防雷箱，貫通電源和站變電源經(jīng)設(shè)在信號箱變內(nèi)的雙電源智能切換裝置切換后接入信號電源二號防雷箱。在建設(shè)過程中，淮南站和桂集站多次在自閉電源停電后切換至貫通電源時出現(xiàn)貫通和站變電源的空氣開關(guān)跳閘，危及行車安全。因此，如何解決雙電源切換裝置空氣開關(guān)跳閘問題，提高信號電源供電的可靠性就是工程驗收前亟待解決的問題。

1、信號電源的組成與故障分析

1.1信號電源的組成

本工程的信號電源是由設(shè)在車站信號樓附近的信號箱變及設(shè)在信號樓的信號防雷箱等設(shè)備組成的供電單元。自閉電源經(jīng)電纜接入信號電源一號防雷箱，貫通電源與站變電源經(jīng)雙電源切換裝置后由電纜接入信號電源二號防雷箱，信號電源構(gòu)成示意圖如圖1所示。

1.2PSK-E 型雙電源智能切換裝置的構(gòu)成圖

本工程采用的PSK-E型雙電源智能切換裝置是綜合應(yīng)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)實現(xiàn)兩路獨(dú)立電源智能化管理、快速轉(zhuǎn)換的新產(chǎn)品；是當(dāng)前國際領(lǐng)先的“柔流輸電控制技術(shù)”在低壓配電線路用戶端的延伸應(yīng)用。在設(shè)計時采用了電壓過零點捕捉切換和不間斷切換的切換控制策略，同時輔以觸發(fā)器電氣互鎖電路。在保證了電源切換過程安全的前提下，裝置的切換時間得到了大大的縮短。高速切換性能使得該雙電源智能切換裝置在切換技術(shù)上達(dá)到一個新的高度，該裝置由主電路單元，切換控制單元和顯示操作單元組成。

1.3智能雙電源電子快速切換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理

在電源正常工作時，微控制器控制晶閘管驅(qū)動電路開通一路電源，同時通過互鎖電路鎖定另一路電源，從而保證信號系統(tǒng)的單電源供電；當(dāng)電源發(fā)生故障時，微控制器的12位ADC模塊將經(jīng)過隔離采樣和交直流變換的模擬電壓/電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。微控制器通過處理這些數(shù)字信號，判斷出當(dāng)前電源的故障情況，然后選擇合適方式進(jìn)行電源切換；監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線取得電源狀態(tài)數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)顯示出來。智能雙電源電子快速切換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理如圖2所示：

2、故障現(xiàn)象及原因

2.1故障現(xiàn)象

在上海鐵路局管內(nèi)的阜淮線電力工程施工期間，淮南站和桂集站信號電源多次出現(xiàn)自閉電源停電后，貫通電源切換后貫通和站變電源同時跳閘現(xiàn)象，造成信號電源中斷，信號死鎖，危及行車安全。通過現(xiàn)場的測量，淮南站貫通和站變兩路電源電源停電后可控硅輸入端電壓大于75V，兩路電源相位差最大為170V，切除備用站變電源，重新投入貫通電源，供電正常。桂集站信號電源出現(xiàn)自閉停電后，貫通和站變電源也先后跳閘，從“運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄”菜單中調(diào)出的故障記錄顯示，跳閘時的最大電流為64A，超過電動開關(guān)的額定值50A，有過負(fù)荷現(xiàn)象。PSK-E三相切換裝置內(nèi)部主接線圖如圖3所示：

2.2原因分析

針對兩站雙電源智能切換裝置的上述現(xiàn)象，原因大致有幾種情況：

（1）殘余電壓，雙電源智能切換裝置核心元件是絕緣柵雙極晶體管IGBT（Insulated Gate bipolar Transistor），其等效電路如圖4所示，這種結(jié)構(gòu)使IGBT既有MOSFET可以獲得較大直流電流的優(yōu)點，又具有雙極型晶體管較大電流處理能力、高阻塞電壓的優(yōu)點。在實驗過程中，由于在晶閘管無觸點開關(guān)的關(guān)斷條件中，晶閘管無觸點開關(guān)必須承受負(fù)壓才能關(guān)斷。由于雙電源智能切換裝置采用電壓過零點檢測切換技術(shù)，其原理為：在檢測切換控制器檢測到需要切換電源時，程序首先封鎖可控硅的觸發(fā)脈沖并檢測輸入電壓的過零點，由于可控硅的續(xù)流性，可控硅此時并未關(guān)斷，必須在交流電壓在自然過零點時反向強(qiáng)迫關(guān)斷時會存在殘余電壓，導(dǎo)致兩路電源短路跳閘。

（2）相位差過大，如果檢測切換控制系統(tǒng)中的兩路晶閘管同時導(dǎo)通且兩路供電電源有相位差和電壓差，由此而造成的電源短路，會給供電安全帶來災(zāi)難性后果。在一般情況下，兩路供電電源的電壓幅值和相位總是有差異的，即兩路電源之間總存在電壓差，這個電壓差會引起電源的相間短路，所以兩路電源不能同時供電。但是當(dāng)兩路電源的相位和幅值相差足夠小時，裝置足以承受電源并供所引起的瞬時短路電流，兩路電源形成互為負(fù)載的供電狀態(tài)，并且由于該過程的時間在半個周波以內(nèi)，其并不能對電網(wǎng)造成有效的沖擊?，F(xiàn)場的貫通電源和站變電源來自不同發(fā)電廠，施工人員僅用相序表測量了兩路電源相序正確就接線了，現(xiàn)場實測相位差為最大170V，雙電源智能切換裝置采用的是電壓切換過程中切換延遲時間和高速并聯(lián)切換，檢測切換系統(tǒng)中復(fù)合無觸點開關(guān)的開通條件中，兩路電源相位差或電壓差較大的時候，在一路無觸點開關(guān)的開通時時刻，另一路無觸點開關(guān)必須處于關(guān)斷狀態(tài)。所以，切換系統(tǒng)在切換過程中，在正常情況下從給出一路開關(guān)的關(guān)斷信號到給出另一路電源的開通信號之間必須有一個延遲時間，以保證兩路電源之間不會發(fā)生短路。試驗證明，并聯(lián)切換時相位差越小，切換時出現(xiàn)短路的可能性越低，所以在接線時應(yīng)在核對相序后，測量相位差，選相位差較小的接入。

（3）接地不規(guī)范，電子元件可能因接地不正確而受到干擾，電子設(shè)備運(yùn)行中可能受到電源傳輸耦合、傳輸線干擾、地電流干擾帶來的電磁干擾的影響，接地阻抗越小，干擾對信號的影響也就越小。工地現(xiàn)場車站的接地和接零是很混亂的，施工時如未按要求對零線重復(fù)接地，就可能影響切換裝置檢測及通信功能的正常運(yùn)行。如某路電源出現(xiàn)接地故障，會抬高地電位，造成殘留電壓升高，既影響可控硅的使用壽命，又降低雙電源切換裝置高速切換的可靠性。

（4）過負(fù)荷，由于桂集站在本次工程改造后即封閉，信號負(fù)荷大約為原負(fù)荷的60%，設(shè)計給出的開關(guān)額定值為50A。由于信號改造工程滯后電力工程，施工過渡期間在貫通電源上增加了取暖設(shè)備，自閉電源停電后造成貫通電源過載，引起跳閘。

3、解決方案討論

（1）提高接地的可靠性，雙電源智能切換裝置輸出端的零線是直接并聯(lián)的，施工時技術(shù)人員應(yīng)向作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底并明確接地要求，認(rèn)真檢查雙電源智能切換裝置的接地連接質(zhì)量，確保零線和PE線分開，站變零線接入箱變后需在箱變內(nèi)做重復(fù)接地，確保兩路零線無電位差，防止接地問題對雙電源智能切換裝置造成系統(tǒng)影響。

（2）適當(dāng)延長兩路電源的切換時間，延時切換和零電流檢測切換均可以實現(xiàn)單工頻周期內(nèi)的電源切換。由于電源切換發(fā)生時間的不確定性，為了保證電源切換的安全可靠，延遲時間往往取得較大，這就帶來了切換間斷時間長和不能精確控制的弊端。零電流檢測切換由于電流檢測的不精確性導(dǎo)致了電源切換時機(jī)判斷經(jīng)常會出現(xiàn)較大誤差，為了彌補(bǔ)這個缺陷，實現(xiàn)高速切換，該裝置采用了電壓過零點捕捉切換技術(shù)?？煽毓璧呢?fù)壓關(guān)斷特性使得其在承受負(fù)壓時能夠可靠的關(guān)斷。在使用了高精度的電壓檢測技術(shù)后，電壓過零點捕捉切換可以實現(xiàn)高精度的高速切換，根據(jù)鐵標(biāo)TB/T3027-2002第11.2項“供電及電源設(shè)備”技術(shù)條件的規(guī)定：二路電源切換時間小于0.15S，針對這臺雙電源切換裝置，我們把切換時間設(shè)置為0.1S，消除殘余電壓及可控硅自身質(zhì)量缺陷對切換裝置的影響。

（3）選擇較低電位差，信號設(shè)備多事感性負(fù)載，相位差過大，會導(dǎo)致電壓的疊加，對信號設(shè)備有影響，同時由于相位差過大，也造成可控硅承受較大反向電壓，影響可控硅的使用壽命。施工時技術(shù)人員在技術(shù)交底時應(yīng)明確要求作業(yè)人員測量兩路電源的相位差，不能僅核對相序，要先找出相位差最低的相，按相位差最低原則配對相序。

4、結(jié)束語

在近兩年的試運(yùn)行中有兩點問題值得重視，一是對電源供電質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提高了，電網(wǎng)擾動和電源零線、接地線安裝不良都會引起在用電源切換；二是切換電流過零控制不準(zhǔn)確將導(dǎo)致晶閘管軟損傷、漏電壓升高、壽命縮短。在雙電源切換裝置安裝施工時，由技術(shù)人員認(rèn)真熟悉雙電源智能切換裝置的工作原理及技術(shù)要求，根據(jù)現(xiàn)場情況認(rèn)真準(zhǔn)備技術(shù)交底資料并切實履行交底工作。只有認(rèn)真做好檢測、調(diào)試和試驗工作，才能提高雙電源智能切換裝置的安裝質(zhì)量，從而保證雙電源智能切換裝置的運(yùn)行可靠性。采取可靠接地方式、選擇最小電位差及適當(dāng)延長故障電源切換時間等施工方法，有效地解決了阜淮線上雙電源裝置引起的貫通和站變兩路電源的跳閘問題。

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篇6

關(guān)鍵詞：雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)；ATSE； CB級；PC級；連鎖選擇應(yīng)用

中圖分類號：TM564文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）05-0011-02

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，人們對電力可靠性的要求越來越高。電力可靠性是供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力，我局現(xiàn)在35KV變電站全部實現(xiàn)了雙電源，城區(qū)線路實現(xiàn)了“手拉手”，一些重要客戶也采用了雙電源，因此在電力系統(tǒng)中，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)被廣泛應(yīng)用。

一、雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）的發(fā)展過程

ATSE即雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器，由一個（或幾個）轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其他必需的電器（轉(zhuǎn)換控制器）組成，用于監(jiān)測電源電路、并將一個或幾個負(fù)載電路從一個電源轉(zhuǎn)換至另一個電源的開關(guān)電器。ATSE作為消防負(fù)荷或其他重要負(fù)荷的末端互投裝置，讓負(fù)載在正常電源、應(yīng)急電源間進(jìn)行選擇，并自動轉(zhuǎn)換連接供電電源，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。正確合理的選擇ATSE在重要負(fù)荷的配電系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵問題。

ATSE在我國經(jīng)歷了四個發(fā)展階段，即接觸器式、斷路器式、負(fù)荷開關(guān)式和雙投式。接觸器式轉(zhuǎn)換開關(guān)為第一代，是我國最早生產(chǎn)的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，它是由兩臺交流接觸器及其機(jī)械和電氣連鎖裝置組成，這種裝置因機(jī)械連鎖不可靠、耗電量大等缺點，在工程中越來越少地被采用。斷路器式轉(zhuǎn)換開關(guān)為第二代，也就是我國國家標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)中所謂的CB級ATSE，它是由兩臺斷路器及其機(jī)械和電氣連鎖裝置組成，具有短路和過電流保護(hù)功能，但是機(jī)械連鎖不可靠。負(fù)荷開關(guān)式轉(zhuǎn)換開關(guān)為第三代，它是由兩臺負(fù)荷開關(guān)和一套內(nèi)置的連鎖機(jī)構(gòu)組合而成，機(jī)械連鎖可靠，轉(zhuǎn)換由電磁線圈產(chǎn)生吸引力來驅(qū)動開關(guān)，速度快。雙投式轉(zhuǎn)換開關(guān)為第四代，它是由電磁力驅(qū)動、內(nèi)置的機(jī)械連接保持狀態(tài)，單刀雙投一體化的轉(zhuǎn)換開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、自身連鎖、轉(zhuǎn)換速度快、安全可靠等優(yōu)點，是PC級ATSE。

二、雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）的發(fā)展趨勢

ATSE一般由兩部分組成：開關(guān)電器本體；控制器。

ATSE的發(fā)展趨勢主要包括兩個方面：其一是開關(guān)主體，具備很高的抗沖擊電流能力，并且可頻繁轉(zhuǎn)換；具有可靠的機(jī)械連鎖，確保在任何狀態(tài)下兩路電源不能并列運(yùn)行；不允許帶熔絲或脫扣裝置，以防雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)因過載而造成輸出端斷電現(xiàn)象；四級開關(guān)具備N級先合后分的功能，以防ATSE在切換時，不同系統(tǒng)中的N線上電位漂移，使電流走向不一致或分流，造成剩余電流保護(hù)裝置誤動作。其二是控制器，采用微處理器和集成芯片智能化產(chǎn)品，檢測模塊具有較高的檢測精度，邏輯判斷模塊有較寬的參數(shù)設(shè)定范圍（電壓、頻率、延遲時間的屏蔽）以及必要的狀態(tài)顯示設(shè)備，來滿足不同負(fù)載的要求；具備良好的電磁兼容性，能承受主回路的電壓波動、波浪電壓、諧波干擾、電磁干擾等影響；轉(zhuǎn)換時間快，且延時可調(diào)；可為用戶提供各種信號及消防聯(lián)動接口、通信接口。

從ATSE的發(fā)展過程及發(fā)展趨勢看出，PC級ATSE在工程中的實際應(yīng)用將成為ATSE的主流。

三、CB級與PC級ATSE的區(qū)別

1．二者機(jī)械設(shè)計理念不同。設(shè)備轉(zhuǎn)換開關(guān)是為雙電源轉(zhuǎn)換，而并不是用作線路分段和線路保護(hù)，ATSE不應(yīng)帶短路和過電流保護(hù)功能。CB級ATSE由兩斷路器組成，而斷路器是以分?jǐn)嚯娀榧喝危笏臋C(jī)械應(yīng)快速脫扣，因而斷路器的機(jī)構(gòu)存在滑扣、再扣問題；而PC級ATSE不存在該方面問題，PC級產(chǎn)品的可靠性遠(yuǎn)高于CB級產(chǎn)品。

2．分?jǐn)喽搪冯娏髂芰Σ煌B級ATSE斷路器不承載短路耐受電流，觸頭壓力小，一旦發(fā)生短路或過電流的情況，當(dāng)觸頭被斥開產(chǎn)生限流作用，脫扣器脫扣，從而分?jǐn)喽搪冯娏鳎斐呻娫磦?cè)雖然有電，而負(fù)載斷電的情況，不能滿足一、二級負(fù)荷對供電的要求；而PC級ATSE能承受20Ie及以上的過載電流，觸頭壓力大不易被斥開，因而觸頭不易被熔焊，能確保重要負(fù)荷的可靠供電。

3．安全性不同。兩路電源在轉(zhuǎn)換過程中存在電源疊加問題，PC級ATSE充分考慮了這一因素，PC級ATSE的電氣間隙、爬電距離是標(biāo)準(zhǔn)要求的180%、150%，因而PC級ATSE的安全性更好。

4．觸頭材料的選擇角度不同。斷路器觸頭一般選擇銀鎢、銀碳化鎢等材料，但該類材料易氧化，備用觸頭長期暴露在外，其表面易形成阻礙導(dǎo)電、難驅(qū)除的氧化物，當(dāng)備用觸頭一旦投入使用，觸頭溫升增高造成開關(guān)燒毀甚至爆炸；而PC級ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來的后果。

通過以上對比和分析，不難發(fā)現(xiàn)，PC級ATSE是理想的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器，在配電系統(tǒng)中將廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備（第6部分）．

篇7

關(guān)鍵詞：電力雙回線路；繼電保護(hù)原理；特點

中圖分類號：TM762.2+6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 雙回線路繼電保護(hù)的特點

1.1 線間互感及跨線故障對繼電保護(hù)的影響

除了在同一回線相間存在互感外，同桿雙回線線間也存在互感的影響。故障情況下，雙回線上的電壓和電流不僅取決于本線路運(yùn)行情況，而且還受另一回線電氣量感應(yīng)影響，其中以零序互感的影響最為突出。若不采取應(yīng)對措施，可能導(dǎo)致接地距離保護(hù)和零序方向保護(hù)等發(fā)生拒動或誤動。此外，在發(fā)生跨線故障時，電氣量的變化特征與單回線故障時的情況也存在明顯差異，給基于單側(cè)電量的保護(hù)原理，如距離保護(hù)和功率方向保護(hù)等帶來了許多新的問題。

1.2 不同運(yùn)行方式下保護(hù)靈敏度的差異

同桿雙回線有雙回線同時運(yùn)行、單回線運(yùn)行、雙線組合全相運(yùn)行（準(zhǔn)三相運(yùn)行）、雙回線（或單回線）非全相運(yùn)行等多種運(yùn)行方式。由于線間互感的存在，在不同的運(yùn)行方式下發(fā)生故障時，線路的故障電壓和故障電流存在很大的差異，進(jìn)而導(dǎo)致在不同運(yùn)行方式下的保護(hù)靈敏度并不相同。因此，需考慮保護(hù)配置方案和定值在不同運(yùn)行方式下的適應(yīng)性和靈敏度問題。

1.3 跨線故障選相

對于同桿雙回線的異名跨線故障，保護(hù)裝置存在誤切雙回線的可能，對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。例如，發(fā)生IA IIBG 故障時，應(yīng)該由I回線兩側(cè)跳A相、II回線兩側(cè)跳B 相，但保護(hù)裝置很容易誤判為雙回線都發(fā)生AB相間短路故障而同時跳開兩回線，給系統(tǒng)穩(wěn)定帶來不必要的影響。因此需要研究有效的跨線故障選相方案，在系統(tǒng)發(fā)生上述類似故障時能夠選跳線路，以維持兩側(cè)系統(tǒng)的聯(lián)系。

1.4 自動重合閘

同桿并架線路發(fā)生跨線永久性故障時，應(yīng)盡量避免兩回線重合閘配合不當(dāng)，導(dǎo)致重合于永久性相間故障，對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的二次沖擊。例如，發(fā)生IA IIBG永久性故障時，當(dāng)I回線兩側(cè)跳A相、II回線兩側(cè)跳B相后，若兩回線同時重合，相當(dāng)于再次重合于ABG相間短路，將產(chǎn)生很大的短路電流，并導(dǎo)致兩條線路同時切除，從而嚴(yán)重危及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，當(dāng)兩側(cè)系統(tǒng)主要依靠雙回線聯(lián)系時，也需考慮如何協(xié)調(diào)兩回線的重合閘方式，盡量保證跨線故障切除后，兩側(cè)系統(tǒng)仍能保持良好的互聯(lián)運(yùn)行，以提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

1.5 更高的可靠性要求

相對單回線路而言，雙回線傳輸功率更大，兩側(cè)系統(tǒng)聯(lián)系更強(qiáng)，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對系統(tǒng)穩(wěn)定更為重要，這就對同桿雙回線路的保護(hù)提出了更高的可靠性要求。需要保護(hù)裝置能夠更加快速、準(zhǔn)確而又有選擇性地切除故障線路。

2 同桿雙回線路繼電保護(hù)原理及應(yīng)用

2.1 分相（分線）電流縱差保護(hù)

分相電流差動保護(hù)是指按相比較線路兩側(cè)電流的幅值及相位。如果兩側(cè)的電流差或者相位超過動作值時，線路兩側(cè)同時按相切除故障相。同桿雙回線路每相都有兩回出線，因此傳統(tǒng)的分相電流差動保護(hù)在雙回線中實為分線差動的形式。分相電流差動有良好的故障選相能力，保護(hù)效果不受系統(tǒng)振蕩及負(fù)荷影響、對全相和非全相運(yùn)行中的故障均能正確選相并跳閘。所以它是目前同桿雙回線最理想和應(yīng)用最為廣泛的保護(hù)之一。在光纖通信條件滿足的情況下，應(yīng)考慮優(yōu)先裝設(shè)。分相電流差動保護(hù)應(yīng)用于超高壓長線路時，受線路分布電容的影響較大。

2.2 縱聯(lián)距離（方向）保護(hù)

對于同桿并架雙回線，當(dāng)通道條件不具備，或為了滿足主保護(hù)動作原理的雙重化配置要求，常采用縱聯(lián)距離（方向）保護(hù)作為線路主保護(hù)。同時，距離保護(hù)也廣泛用于同桿并架線路的后備保護(hù)。線間互感的存在，使得雙回線路中縱聯(lián)距離和縱聯(lián)方向保護(hù)的配置方案和整定相比傳統(tǒng)單回線路復(fù)雜很多，鄰線零序電流通過互感會對接地距離保護(hù)產(chǎn)生影響，使保護(hù)范圍縮短或超越 ，因此在實際運(yùn)行中?？紤]縮短單側(cè)距離保護(hù)的動作范圍。為了減小零序互感的影響，提出了一種利用鄰線零序電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木嚯x保護(hù)方案。但采用相鄰線路零序電流補(bǔ)償時，仍存在故障相對健全相的影響如何、應(yīng)該怎樣補(bǔ)償及健全相會不會誤動等問題；同時還要考慮在故障相近側(cè)跳閘后，健全相會不會因零序電流的影響而發(fā)生相繼誤動等問題。

2.3 橫聯(lián)差動保護(hù)

橫聯(lián)差動保護(hù)的基本原理是在同一側(cè)比較雙回線的電流，不需要增加額外的保護(hù)通信通道。根據(jù)電流的方向是否引入動作判據(jù)的差異，橫差保護(hù)可分為橫聯(lián)方向差動保護(hù)和電流平衡保護(hù)兩種形式。電流平衡保護(hù)只比較兩回線電流的大小，適合安裝于單側(cè)電源供電的平行雙回線的電源側(cè)，而不能用于單電源雙回線路的負(fù)荷端，在雙電源系統(tǒng)中的弱電源端其保護(hù)的靈敏度往往是不夠的。此外，當(dāng)發(fā)生含同名故障相的跨線故障時，由于兩相電流相等而會導(dǎo)致保護(hù)拒動。按保護(hù)功能的不同，橫聯(lián)差動還可以分為相間和零序（接地）差動兩種形式。相間橫差保護(hù)分別取不同相別的兩回線的差流作為動作判據(jù)；零序差動保護(hù)則由兩回線的零序電流作比較，將雙回線兩個零序電流的和或者差作為動作量的判據(jù)的都有應(yīng)用。另外，零序橫差保護(hù)定值應(yīng)躲開相鄰線路故障時流過雙回線的零序差電流，如果雙回線間互感較大而在定值整定中考慮不充分時，會導(dǎo)致橫差保護(hù)誤動。

3 同桿雙回線路繼電保護(hù)配置

目前我國已有一系列同桿雙回線路投入運(yùn)行，現(xiàn)結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)對現(xiàn)有同桿雙回線路保護(hù)的配置情況作分析探討。

3.1 500kV電壓等級的雙回線路保護(hù)配置

洪龍線路是我國第一條全線同桿并架的500kV電壓等級線路，全長180km。受當(dāng)時技術(shù)條件的限制，最初保護(hù)裝置配置和通道的組織并未考慮同桿雙回線路跨線故障的選相問題，主保護(hù)配置采用微機(jī)高頻方向保護(hù)和高頻距離保護(hù)構(gòu)成的雙重化配置形式。在該保護(hù)配置下，當(dāng)發(fā)生異名跨線故障情況時，會導(dǎo)致雙回線同時三相跳閘，對電力輸送效率和系統(tǒng)穩(wěn)定帶來影響。

3.2 330kV電壓等級同桿雙回線路保護(hù)配置實例

330kV南郊雙回線路全長240km，屬于局部同桿并架線路，同桿架設(shè)部分占整體線路的65%，于上世紀(jì)90年代初期投入運(yùn)行。按當(dāng)時的技術(shù)條件，雙回線采用快速方向和快速高頻閉鎖距離保護(hù)構(gòu)成主保護(hù)的雙重化。在該保護(hù)配置下，系統(tǒng)發(fā)生的各類故障，保護(hù)基本都能正確動作。但保護(hù)在實際運(yùn)行中存在一些缺陷，首先，雙回線合環(huán)時如果運(yùn)行線路的功率較大，合環(huán)點電壓相角差過大，合環(huán)后會導(dǎo)致快速方向保護(hù)誤動；其次，當(dāng)安康側(cè)機(jī)組全停為弱電源側(cè)時，快速方向保護(hù)的阻抗元件靈敏度不滿足要求，會造成保護(hù)拒動和選相失敗，建議，當(dāng)條件允許時，同桿雙回線路可考慮選用縱差保護(hù)方案。

4 幾點結(jié)論

結(jié)合本文對同桿雙回線保護(hù)原理及工程應(yīng)用的調(diào)研分析，可總結(jié)以下特點以及需要進(jìn)一步開展的研究工作，供同行討論與參考：

（1）分相（分線）電流差動具有良好的保護(hù)性能和故障選相能力，實際運(yùn)行情況也一再表明，在通道條件允許的情況下，應(yīng)該優(yōu)先選用。

（2）出于保護(hù)雙重化和后備保護(hù)的要求，目前尚需繼續(xù)對受線間互感影響而復(fù)雜化的距離保護(hù)、零序保護(hù)等保護(hù)方案等開展更深入的量化研究，包括這些保護(hù)方案的合理配合。

（3）同桿雙回線路保護(hù)的不正確動作情況主要是由于對線間互感情況下保護(hù)的整定計算缺乏更加量化的計算研究、保護(hù)裝置本身以及所配置方案對雙回線路復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式考慮不充分所致。

參考文獻(xiàn)

[1]舒印彪，趙丞華.研究實施中的500kV同塔雙回緊湊型輸電線路[J].

篇8

雙向電磁閥工作原理：

1、常閉：雙向電磁閥平時處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)線圈通電之后，電磁閥打開，斷電后，電磁閥關(guān)閉。電磁閥處于開啟狀態(tài)的時候，進(jìn)口壓力大于出口壓力，介質(zhì)由進(jìn)口端流向出口端；當(dāng)出口壓力大于進(jìn)口壓力，介質(zhì)由出口端流向進(jìn)口端。并且不管介質(zhì)壓力是進(jìn)口端大于出口端，還是出口端大于進(jìn)口端，電磁閥在斷電之后，都能截止介質(zhì)。

2、雙向電磁閥特點：該閥采用不銹鋼活塞密封，完全杜絕泄露產(chǎn)生；在使用壓力范圍內(nèi)，該閥不分進(jìn)口和出口，即進(jìn)口當(dāng)出口，出口當(dāng)進(jìn)口都可以正常使用；線圈采用專制大功率線圈，保證雙向電磁閥的迅速打開和關(guān)閉；內(nèi)部采用特殊加工304不銹鋼彈簧，使介質(zhì)從出口流向進(jìn)口的時候，也能完全關(guān)閉；該閥采用直動式結(jié)構(gòu)，滿足使用壓力很低的工況。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇9

關(guān)鍵詞：氧敏； 半導(dǎo)化； 氧空位； SrTiO3功能材料

中圖分類號：TN304-34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)20-0150-03

Preparation of Voltage Sensitive Capacity Element with Double Functions

HAO Yun-fang1, Cao Quan-xi2

(1. School of Electronic Information Engineering, Peihua University, Xi’an 710065, China；

2. School of Technical Physics, Xidian University, Xi’an 710071, China)

Abstract： The roles and effects of oxygen vacancy in perovskite oxide functional materials were researched. The SrTiO3 specimens with different additive were prepared. The n-type semiconductive component with double functions, capacitor and varistor were sintered in reducing atmosphere, and the p-type oxygen sensors were prepared in normal atmosphere. The electronic performance parameters, as breakdown voltage V1mA, were measured for varistor. It was measured for p-type oxygen sensors, dependence of resistance on temperature, and the desorbed oxygen on the specimens by means of TPD. Some research results are shown as follows. The oxygen vacancy is important condition for additions diffusion in perovskite crystal, so the oxygen vacancy must be controlled in order to prepare perovskite semiconduction oxide functional ceramic components. It is n-type semiconductor if oxygen vacancies are the result from reducing at atmosphere sinter. It is clear also that the partial substitution of acceptor addition brings about a p-type semiconductor and an increase in oxygen vacancies, resulting in an increase in oxygen exchange simultaneously between specimen and ambient. Therefore, it is possible to obtain SrTiO3 component exhibiting high oxygen sensitivity.

Keywords： oxygen sensitivity; semiconducting; oxygen vacancy; SrTiO3 functional material

0 引 言

由于鈣鈦礦（ABO3）型陶瓷在超導(dǎo)、鐵磁、鐵電、磁阻、介電、敏感等領(lǐng)域具有獨(dú)特的性能，使其成為人們關(guān)注的重點電子功能材料之一［1］。鈦酸鍶（SrTiO3）屬于鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。P型SrTiO3陶瓷具有對氧氣敏感的特性。N型SrTiO3陶瓷具有壓敏、電容的雙功能特性，所制備的環(huán)形元件可用于直流微型電機(jī)的消噪和過電壓保護(hù)，所制備的片狀元件可用于電源系統(tǒng)消除尖峰脈沖，提高系統(tǒng)的電磁兼容性。在鈣鈦礦材料的半導(dǎo)化過程中，氧空位起著重要的作用，因此有必要對氧空位的形成和影響進(jìn)行深入的研究。

1 實驗

以SrCO3，TiO2和Mg(OH)2•4MgCO3•6H2O為原料高溫合成Sr(MgxTi1-x)O3,其中x代表摩爾比，所合成的不同配方的原料與有機(jī)載體均勻混合，分別涂敷到帶有鉑電極和引線的Al2O3陶瓷基片上，烘干后在1 200 ℃，空氣中燒結(jié)3小時制成P型半導(dǎo)化的厚膜式氧敏元件。所制備的樣品在不同溫度下測試了阻-溫特性和氧敏特性，考察了它的半導(dǎo)化特性。

用程序溫度脫附法［2-3］（Temperature Programmed Desorption,TPD）測試氧脫附特性。樣品置于樣品管中，程序升溫氧化到850 ℃，恒溫1 h，在氧化氣氛中降溫至室溫，然后在高純氮（純度為99.99%）中進(jìn)行TPD至850 ℃，脫附量由與比表面積測量儀中類似的熱導(dǎo)池檢測。

以SrCO3，TiO2，Nb2O5，La2O3，Bi2O3，Co3O4和MnCO3等為原料，經(jīng)球磨，造粒，壓片后制成直徑D＝7 mm的生片，在75 mol％的H2，25 mol%的N2的強(qiáng)還原條件下1 400 ℃燒結(jié)4 h，再經(jīng)涂燒電極制成N型半導(dǎo)化的壓敏、電容雙功能元件。測試了壓敏電壓U1mA，非線性系數(shù)α，電容量C，損耗角正切tg δ等參數(shù)，也考察了它的半導(dǎo)化特性。

2 結(jié)果和討論

2.1 氧空位是雜質(zhì)擴(kuò)散、實現(xiàn)半導(dǎo)體化的重要條件

如圖1所示，完整的ABO3型晶體的結(jié)構(gòu)特點是以BO3氧八面體形成共頂點的骨架，原子排列均勻致密，雜質(zhì)的固熔限一般都很低。例如，在純凈的SrTiO3中TiO2的固熔限小于0.5 mol%,SrO的固熔限小于0.2 mol%，Nb2O5的固熔限小于0.4 mol%。完整的SrTiO3晶體的禁帶寬度約為Eg=3.3 eV［4-5］,即可以認(rèn)為在常溫下SrTiO3是絕緣體。為了實現(xiàn)SrTiO3半導(dǎo)化，最常用的方法是進(jìn)行摻雜。由于鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)特點，不易形成填隙缺陷。不論是N型摻雜還是P型摻雜，均是雜質(zhì)替位，其前提條件是雜質(zhì)原子要實現(xiàn)在基體材料中的擴(kuò)散。完整SrTiO3晶體的雜質(zhì)固熔限低，雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)也很小。實驗證明，完整的SrTiO3晶體是很難實現(xiàn)半導(dǎo)化的。與金屬原子空位相比，形成氧空位的形成能較低，在工藝上也較易實現(xiàn)，因此氧空位成為在SrTiO3晶體中雜質(zhì)擴(kuò)散、實現(xiàn)半導(dǎo)化的重要條件。

圖1 ABO3晶體結(jié)構(gòu)

在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料中氧原子擴(kuò)散的主要形式為“空位機(jī)制”，即氧原子的擴(kuò)散是以氧空位的移動來實現(xiàn)。若一個氧原子要實現(xiàn)一次擴(kuò)散運(yùn)動的必要條件一是其周圍有氧空位，二是具有一定的能量。空位機(jī)制的擴(kuò)散系數(shù)可表示為：

ИD=D0e－(U+E)/kT＝D0e－ΔE/kT＝D0e－ΔQ/RTИ

式中：D0表示空位擴(kuò)散的頻率系數(shù)；U表示空位形成能；E表示空位遷移一次所需越過的勢壘高度；ΔE表示空位擴(kuò)散激活能；RП硎酒體普適常數(shù)。

由于具體實驗中測試工作的復(fù)雜性，目前所報道的在SrTiO3單晶中氧擴(kuò)散激活能在89～145 kJ/mol之間［6-9］，且氧的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)大于鍶和鈦的擴(kuò)散速率。在多晶樣品中，由于在晶界區(qū)結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，存在大量的缺陷，使晶界成為擴(kuò)散的“快通道”，所以同種材料的多晶樣品比單晶樣品的擴(kuò)散速率大得多。

但當(dāng)氧空位較多時，BO6氧八面體可能變形，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)從立方晶系向四方晶系或正交晶系轉(zhuǎn)變。當(dāng)不同氧空位有序相發(fā)生轉(zhuǎn)變和BO6氧八面體的不同連接相發(fā)生轉(zhuǎn)換時，鈣鈦礦氧化物中的氧含量也發(fā)生相應(yīng)的變化。例如，共頂點連接變成共邊或共面連接時，可能引起氧八面體的破裂。為了維護(hù)ABO3-Y型晶體的基本結(jié)構(gòu)框架，氧空位的最大含量\Ymax=1。

2.2 產(chǎn)生氧空位的方法和途徑

2.2.1 還原氣氛燒結(jié)

在制備SrTiO3氧敏-電容雙功能陶瓷的研究過程中，為了提高晶粒的半導(dǎo)化程度，降低壓敏電壓U1mA,必須提高材料中的氧空位濃度。為此，把材料在液氨（NH3•H2O）分解的強(qiáng)還原氣氛下高溫（1 400 ℃）燒結(jié)4 h，其準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)式為：

ИO×O12O(g)O+V••O+2e′（1）И

由式（1）可知，氧空位不但為其他高價雜質(zhì)Nb5+，La3+的擴(kuò)散創(chuàng)造了必要的通路，而且氧空位為導(dǎo)帶提供了導(dǎo)電電子，本身就是N型半導(dǎo)化的措施。實驗結(jié)果表明，若不采取強(qiáng)還原氣氛燒結(jié)，幾乎不可能制備N型高半導(dǎo)化的陶瓷（例如，壓敏電壓U1mA≤10 V的壓敏元件）。

2.2.2 受主摻雜

在ABO3型結(jié)構(gòu)中，如在SrTiO3中以B位替位為例，當(dāng)SrTi=1時，施主B替位和受主B替位分別為：

И4SrO+2Nb2O54Sr×Sr+4Nb•Ti+12O×O+O2+4e′(2)

SrO+MgSr×Sr+Mg″Ti+2O×O+V••O(3)И

當(dāng)Sr/Ti>1時，施主B替位和受主B替位分別為：

И5SrO+2Nb2O55Sr×Sr+4Nb•Ti+V4－Ti+15O×O(4)

2SrO+MgO2Sr×Sr+Mg″Ti+V4－Ti+3V••O+3O×O(5)И

當(dāng)Sr/Ti

ИSrO+Nb2O5Sr×Sr+2Nb•Ti+V••Sr+6O×O (6)

SrO+2MgOSr×Sr+2Mg″Ti+V••Sr+3V••O+3O×O(7)И

比較式(2)~(6)可知，在ABO3型結(jié)構(gòu)中，不論原子計量比A/B是否等于1，受主雜質(zhì)均可產(chǎn)生氧空位。一般認(rèn)為只有在低溫（例如低于550 ℃）［10］時氧空位以單價電離V•O為主，在高溫下以二價電離V••O為主。氧空位的出現(xiàn)使氧八面體畸變，這樣反過來又進(jìn)一步增加了受主雜質(zhì)的固熔限，這樣在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料中，若未采用強(qiáng)還原燒結(jié)，受主雜質(zhì)的固熔限遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于施主雜質(zhì)。當(dāng)材料中產(chǎn)生了大量的氧空位時，在高溫下環(huán)境中的氧原子又會向晶體內(nèi)擴(kuò)散，如下式所示：

И12O(g)O+V••OO×O+2h•（8）И

在價帶中產(chǎn)生空穴，這就是高半導(dǎo)化的P型鈣鈦礦型材料并不需要在強(qiáng)氧化條件下燒結(jié)（正常大氣下燒結(jié)即可），而高半導(dǎo)化的N型鈣鈦礦型材料必須在強(qiáng)還原條件下燒結(jié)的物理原因。

另外，比較式（2）和（4）可知，當(dāng)Sr/Ti≠1時，均產(chǎn)生金屬空位，此時施主摻雜產(chǎn)生的電子被金屬空位所吸收，即產(chǎn)生原子補(bǔ)償。所以當(dāng)Sr/Ti=1時，施主摻雜的效率才比較高。

2.2.3 Schottky缺陷形成氧空位

由于在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料中形成填隙缺陷的幾率很低，所以點缺陷以Schottky缺陷為主，Schottky缺陷由于熱運(yùn)動體內(nèi)原子遷移到表面，體內(nèi)留下空位。若體內(nèi)的氧原子和鍶原子均遷移的表面，形成表面SrO，其準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)式可寫成：

ИO×O+Sr×SrV″Sr+V••O+SrO(9)И

體內(nèi)同時生成鍶離子空位和氧離子空位。

2.3 受主摻雜產(chǎn)生的氧空位促進(jìn)環(huán)境氧與晶格氧的交換，提高了鈣鈦礦型氧敏元件的靈敏度

TPD測試結(jié)果如圖2所示。在400～800℃之間，氧脫附量隨受主雜質(zhì)Mg2+濃度的上升而上升。這可認(rèn)為，式（3），（5），（7）的反應(yīng)產(chǎn)生的大量氧空位促進(jìn)了式（8）反應(yīng)的進(jìn)行，即促進(jìn)了環(huán)境氧與晶格氧的交換。這種交換使材料價帶的空穴密度上升，當(dāng)然對材料的電導(dǎo)率產(chǎn)生影響，進(jìn)而使氧敏元件的靈敏度上升。

該結(jié)果同時也說明，SrTiO3鈣鈦礦型氧敏元件的靈敏度，不僅取決于材料表面化學(xué)吸附氧的多少，而且與環(huán)境和材料體內(nèi)氧交換的多少有關(guān)。為了提高氧靈敏度，不但要降低化學(xué)吸附氧的激活能，而且要增大體內(nèi)氧空位濃度，提高氧在材料中的擴(kuò)散系數(shù)。

3 結(jié) 語

氧空位是在SrTiO3晶體中雜質(zhì)擴(kuò)散、實現(xiàn)半導(dǎo)化的重要條件，因此控制氧空位的濃度成為制備半導(dǎo)體型功能陶瓷元件的重要因素；還原氣氛燒結(jié)產(chǎn)生的氧空位是材料實現(xiàn)N型半導(dǎo)化的重要手段； 受主摻雜產(chǎn)生的氧空位促進(jìn)了環(huán)境氧與晶格氧的交換，是材料實現(xiàn)P型半導(dǎo)化的重要手段,也提高了鈣鈦礦型氧敏元件的靈敏度。

圖2 不同濃度Mg 摻雜的TPD譜

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篇10

關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)；運(yùn)行模式；控制技術(shù)

中圖分類號：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-828X（2013）06-0-01

據(jù)調(diào)查，世界各國在風(fēng)力發(fā)電中每年投入的資金總額已接近一千億美元。全球范圍內(nèi)，已開始進(jìn)行研究和采用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的國家約有一百個。由此可見，在化石燃料日漸減少的現(xiàn)狀下，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)極有可能與其它可再生能源（比如太陽能、水力等）發(fā)電技術(shù)一同取代火力發(fā)電。

在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究中，最基本的一個環(huán)節(jié)就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究與應(yīng)用。到目前為止，常見的風(fēng)力發(fā)電機(jī)有定槳定速型、變漿變速型等多種類型，而在后一種類型中，大部分都采用了雙饋式設(shè)計。下面，筆者將以此類風(fēng)力發(fā)電機(jī)為例，簡明扼要地介紹其組成結(jié)構(gòu)、優(yōu)點、運(yùn)行原理以及相關(guān)控制技術(shù)。

一、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點

顧名思義，“雙饋”指的就是電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子均可完成電力供應(yīng)過程。一般來說，雙饋式發(fā)電機(jī)的主要部件有定、轉(zhuǎn)子及其接線盒，傳動機(jī)構(gòu)、滑環(huán)系統(tǒng)與冷卻設(shè)備等。其中，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)主要存在成型繞組、矩形半線圈、散嵌繞組等形式；滑環(huán)系統(tǒng)主要包括碳刷、刷架、滑環(huán)、滑環(huán)風(fēng)扇、滑環(huán)座、滑環(huán)維護(hù)罩等部分，而滑環(huán)又分為熱套式和環(huán)氧澆注式兩種類型；冷卻設(shè)備主要分為風(fēng)冷式、水冷式等多種形式。

從性質(zhì)上區(qū)分，雙饋式發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)歸入異步式發(fā)電機(jī)的范疇，但這類發(fā)電機(jī)又擁有與同步式發(fā)電機(jī)相似的激磁繞組來調(diào)控勵磁過程及功率因數(shù)。因此，這種發(fā)電機(jī)兼有同步和異步式發(fā)電機(jī)的優(yōu)點。

這類發(fā)電機(jī)體積小、成本低、無功功率的調(diào)節(jié)方式簡便易行、抗電磁干擾能力較強(qiáng)。同時，發(fā)電機(jī)的勵磁過程與所連接的供電網(wǎng)絡(luò)關(guān)系不大，可以直接由轉(zhuǎn)子所處電路完成。因此，發(fā)電機(jī)輸出能量的穩(wěn)定性較強(qiáng)，在其工作過程一般不會使電網(wǎng)產(chǎn)生大幅波動。系統(tǒng)可以通過控制發(fā)電機(jī)勵磁過程來快速、精確地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)參數(shù)以及功率因數(shù)。另外，雙饋式發(fā)電機(jī)還對風(fēng)力變化有著出色的適應(yīng)能力和維持輸出電能穩(wěn)定的能力。

二、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理

雙饋發(fā)電機(jī)的定子與供電網(wǎng)絡(luò)相連，而轉(zhuǎn)子則先與雙脈沖寬度調(diào)制變流器相連，然后再接入相應(yīng)的供電網(wǎng)絡(luò)中。所以，與發(fā)電機(jī)的定子端相關(guān)的電力參數(shù)不會變化，與轉(zhuǎn)子端相關(guān)的電力參數(shù)可以通過雙脈沖寬度調(diào)制變流器進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，在整個工作過程中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分通過交流電完成勵磁過程，這保證了發(fā)電機(jī)具有足夠的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的適應(yīng)能力，同時對于降低發(fā)電成本來說也具有重要意義。

根據(jù)定子磁場轉(zhuǎn)動速率與轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)動速率的關(guān)系，這類發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式一般分為以下幾種：

（1）超同步模式。在定子磁場轉(zhuǎn)動速率低于轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)動速率的情況下，轉(zhuǎn)軸的輸出功率高于定子磁場運(yùn)動所產(chǎn)生的功率。而轉(zhuǎn)子所在電路不但不需要供電網(wǎng)絡(luò)提供直流勵磁電流，還能夠借助雙脈沖寬度調(diào)制變流器為供電網(wǎng)絡(luò)供給電能。因此，在這種工作模式下，發(fā)電機(jī)能夠同時利用定子所在電路與轉(zhuǎn)子所在電路向供電網(wǎng)絡(luò)輸送電能。這種模式即為發(fā)電機(jī)的正常工作模式。

（2）同步模式。在定子磁場轉(zhuǎn)動速率與轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)動速率相等的情況下，轉(zhuǎn)軸的輸出功率也與定子磁場運(yùn)動所產(chǎn)生的功率不相上下。此時，發(fā)電機(jī)只能利用定子所在電路向供電網(wǎng)絡(luò)提供電能，而轉(zhuǎn)子所在電路不能參與其中，只能接受供電網(wǎng)絡(luò)所提供的直流勵磁電流。這種狀態(tài)下，三者轉(zhuǎn)動速率相同，因此，發(fā)電機(jī)以同步模式進(jìn)行工作。

（3）亞同步模式。當(dāng)定子磁場轉(zhuǎn)動速率高于轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)動速率時，轉(zhuǎn)軸的輸出功率低于定子磁場運(yùn)動所產(chǎn)生的功率。因此，在這種工作模式下，供電網(wǎng)絡(luò)需要借助雙脈沖寬度調(diào)制變流器為轉(zhuǎn)子所在電路供給電能，而電能輸送任務(wù)由定子所在電路一方承擔(dān)。這種工作模式又叫做補(bǔ)償發(fā)電模式。

實際應(yīng)用中，雙饋式發(fā)電機(jī)的工作模式與環(huán)境因素有關(guān)：在風(fēng)力較小的情況下，發(fā)電機(jī)以亞同步模式工作；而在風(fēng)力足夠時，發(fā)電機(jī)就會以正常狀態(tài)（超同步模式）進(jìn)行工作。

三、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制技術(shù)

槳葉在風(fēng)力作用下轉(zhuǎn)動時，它所產(chǎn)生的動能會帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)定子磁場轉(zhuǎn)動速率、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動速率、以及轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)動速率之間的關(guān)系調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動速率和電流頻率，就可以完成對雙饋式發(fā)電機(jī)的基本控制。

常用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制技術(shù)主要有以下幾類：

（1）矢量控制技術(shù)。這種控制技術(shù)的核心內(nèi)容是：根據(jù)發(fā)電機(jī)的定子端輸入電流的頻率、相位、幅值等參數(shù)構(gòu)建起相應(yīng)的電流矢量，通過適當(dāng)?shù)目刂扑惴▽⒅绷髁哭D(zhuǎn)變成交流量，進(jìn)而控制發(fā)電機(jī)機(jī)械部分的工作狀態(tài)及功率因數(shù)，進(jìn)而提高能量轉(zhuǎn)化效率，為供電網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定、可靠的電能輸入。一般而言，這種控制技術(shù)適合于風(fēng)力不大的地區(qū)。

（2）模糊控制技術(shù)。這種技術(shù)屬于智能化控制的范疇，一般是利用軟件來模擬人類思維方式，依靠相關(guān)經(jīng)驗或處理辦法來根據(jù)風(fēng)力、風(fēng)向的變化作出控制反應(yīng)。這種情況下所得到的控制數(shù)據(jù)往往只是能夠維持系統(tǒng)順利運(yùn)轉(zhuǎn)的、接近系統(tǒng)最優(yōu)值的一個合理值。所以，這種控制技術(shù)的應(yīng)用狀況對開發(fā)人員經(jīng)驗和預(yù)設(shè)的控制規(guī)則有明顯的依賴性。這種技術(shù)一般適合于風(fēng)力較大的區(qū)域。

（3）直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵在于直接通過調(diào)控輸入轉(zhuǎn)矩，結(jié)合相關(guān)分析理論來控制發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。利用這種技術(shù)，可以在不進(jìn)行復(fù)雜矢量建模和運(yùn)算的前提下，直接出計算轉(zhuǎn)矩參數(shù)，進(jìn)而控制輸出電能的參數(shù)及穩(wěn)定性。

當(dāng)然，雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制技術(shù)還有很多種，例如滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)、H∞魯棒控制技術(shù)等，由于文章篇幅有限，此處不再過多介紹。

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)融合了同步式與異步式兩類發(fā)電機(jī)的優(yōu)點，能夠為供電網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定、可靠、高效的電能供應(yīng)，擁有極為廣闊的發(fā)展前景。隨著制造工藝和相關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展與優(yōu)化，這類發(fā)電機(jī)必將在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用。

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