变压器解决方案

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变压器解决方案范文第1篇

【关键词】距离继电器；远后备保护；变压器低压侧故障；负荷阻抗

1999年3月，西北某110kV变电站10kV馈线发生短路故障，该馈线保护正确跳闸，当重合于故障时，该馈线开关爆炸，又造成变电站内发生多处故障，虽然主变复合电压闭锁过流保护中的过流元件动作，但由于电压取自高压侧，故障残压高于整定值，导致主变后备保护拒动。

同时，由于上一级变电站出线保护的整定范围不及主变低压侧，致使故障长时间不能切除，在故障发展的过程中，直流电缆发生短路故障，总开关跳闸，全站失去直流电源，长时间存在的短路电流致使主变高压侧绕组短路，上一级变电站的线路保护动作，将故障切除，故障持续时间达到4分钟之久[1]。目前，乌鲁木齐电网发展迅速，但是在大规模的城乡电网改造中，由于设计水平、设备制造工艺水平的差别较大，很难避免上述情况的发生，所以依靠变电站的保护已不能可靠保证快速切除故障，因此，在上一级变电站的出线保护装置中，设置能切除变电站低压侧短路故障的远后备保护是十分必要的。

1.110kV线路保护后备保护配置原则

按照中华人民共和国电力行业标准《3kV ～110kV电网继电保护装置运行整定规程》的基本原则要求：“3kV～110kV电网继电保护一般采用远后备原则。即在临近故障点的断路器处装设的继电保护或断路器本身拒动时，能由电源侧上一级断路器处的继电保护动作切除故障。”对于无法得到远后备保护的电力设备，应酌情采取相应措施，防止同时失去主保护和后备保护。”

2.Y，d11接线变压器低压侧故障分析

对于110kV系统Y，d11接线的变压器，其低压侧一般为小电流接地系统，在发生接地故障时不会有零序电流的产生，所以只需分析两相短路和三相短路故障。当变压器低压侧发生三相短路时，系统中只有正序分量，三相对称，故反映在高压侧的短路电流也为三相对称，不存在序分量角度转换不一致的问题，各相间和接地距离继电器的测量阻抗都等于故障点到保护安装处的总阻抗，并且能准确反应故障点位置。

Y，d11变压器低压侧发生两相短路故障时，高压侧电流有如下特点：故障落后相（C相）电流最大，与其余两相相位相反，其幅值为其余两相（A相和B相）的2倍，不存在零序分量。

目前，我局110kV系统采用三相跳闸方式，故在Y，d11变压器低压侧发生故障时只要正确选择滞后相的测量阻抗就可以准确判断故障点到保护安装处的阻抗，正确切除故障，从而实现可靠的远后备保护。

3.关于解决线路远后备保护问题的方案分析

在我局所管辖的110kV电网中，存在很多短线路带大阻抗变压器的情况，按照规程要求，电源侧线路保护应满足对变压器低压侧的远后备保护灵敏度，但是由于变压器低压侧常常负荷电流较大，在正常运行时，其负荷阻抗较小，距离III段保护在做远后备时往往躲不过负荷阻抗，下面提出几种解决这类情况的方法：

3.1 在线路保护设备选型中考虑采取负序阻抗元件作为后备距离的保护装置

3.1.1 对负序元件在各种情况下的动作情况加以分析

（1）正常运行

采用负序阻抗继电器，在正常运行时，不存在负序电压和负序电流，因此，继电器不受负荷的影响，保护装置可靠不动作。

（2）正方向两相短路故障

当发生正方向两相短路故障时，变压器低压侧的故障属于线路距离III段保护的区内故障，这时负序电压继电器开放，保护装置可靠动作。

（3）反方向两相短路故障

当发生反向故障时，一方面可以通过负序阻抗元件的偏圆特性保证反方向故障不动作，另一方面由于此保护作为远后备保护，整定时间较长，同样可以保证反方向故障时不误动。

（4）低压侧三相短路故障

当发生变压器低压侧三相故障时，由于不存在负序电压和负序电流，负序阻抗元件不动作，一般在阻抗平面上第一象限设置一个上抛圆阻抗元件，解决了三相短路故障灵敏度和躲负荷阻抗之间的矛盾。

综上所述采用负序阻抗继电器的优点在于其实现相对简单，并且逻辑也很简单，判据相对较少，并且可以做到在各种情况下可靠动作。

3.2 在III段距离继电器特性中采用四（多）边形的判定方式

圆特性由于在躲负荷阻抗方面有一定的局限性，距离III段保护常用四（多）边形特性。因为四（多）边形动作特性阻抗继电器能较好地符合短路时测量阻抗的性质，反映故障点过渡电阻能力强，同时较好的解决了躲负荷阻抗和做远后备时的灵敏度要求之间的矛盾。

3.3 在整定计算时通过限制负荷电流来保证远后备灵敏度

本文前面已经提到，由于变压器低压侧负荷较重，所以负荷电流较大，导致的负荷阻抗太小，无法躲过定值而产生误动的可能性，当电源侧线路保护装置在原理上不满足解决躲负荷阻抗和保灵敏度要求时，只能通过对现场运行时对变压器低压侧负荷电流的限制来满足负荷阻抗大于整定值的要求，这样，在整定计算时定值上保证远后备的灵敏度要求，但是这样做缺点也是明显的，一方面，限制负荷电流可能使变压器利用率下降，导致变压器效率较低，影响到经济效益；另一方面，在实际运行中，做到合理限制负荷电流也是比较困难的。这种情况可以在以后大规模的设备换型时逐步解决。

4.结束语

本文针对110kV线路距离保护III段做变压器低压侧远后备中存在的问题进行了理论分析，并对目前几种解决远后备灵敏度不足和躲负荷阻抗之间矛盾的方法进行了分析，通过比较得出了目前解决该问题三种方案的优缺点，目前，我局110kV电网的设备换型的规模很大，本文对今后的设备换型中值得注意的方面提出了一定的建议。

参考文献

[1]王梅义.电网继电保护应用[M].北京：中国电力出版社，1999.

[2]李园园，郑玉平.距离继电器作为变压器低压侧故障远后备时的性能[J].电力系统自动化，2006，8（10）：30-15.

[3]杨旭东，变压器角接侧两相故障的远后备保护问题[J].电力系统自动化，2001，25（9）：45-46.

变压器解决方案范文第2篇

关键词：电气设备；配电变压器；重过载；负荷预测

中图分类号：F407.6电 文献标识码：A 文章编号：

1引言

当受电器因机械故障、因瞬间电流变化或超铭牌使用设备等的原因使电源、变压器等承受接近或超过其正常的负载时，称为重载、过载。电气设备发生重载、过载故障(不包括短路事故)是允许有一定持续时间的，若超过这个时间，将因热效应等导致绝缘受损，设备损耗增加等情况，进而引发短路，烧损设备，或产生其他严重后果。因此怎么用去分析重载过载情况，从而解决电气设备的重过载问题成为现时供电所的必须解决的问题之一。

2电气设备重过载的类型

（1）变压器的重过载。指的是配电变压器在使用中，因正常周期使用，设备故障或用户设备启动等情况下，引起配电变压器超过其铭牌80%或超过100%使用的情况。

（2）中低压线路网的重过载。电流通过导线会发热，导线在不超过65C时，能够通过而不使导线过热的电流量，称导线的安全载流量，接近安全载流量的80%或超过100%时，称配电线路的重载、过载。

（3）其他设备的重过载。如盘柜、电容器等。

以上几项主要的配电网设备都根据配电变压器的容量而进行配置，因而在配电变压器不重载运行的情况下，其配套设备也不在重过载运行，因此我们在这里着重分析重过载配变的运行数据及解决方案。

3配电变压器的重过载

3.1 变压器的过载及耐受过载电流的时间

(1)据有关文献介绍，按GB1094标准生产的油浸式变压器，其允许的过载负荷倍数及持续时间如表1所示。

表1 油浸式变压器允许过负荷倍数及持续时间

(2)油浸式自然循环冷却变压器允许的过负荷运行及持续时间。当过负荷与额定负荷之比为1-3时，允许的过负荷时间分别是24 h(环境温度为0℃)、lOh(环境温度为10~C)、5 h(环境温度为20~C)、3 h(环境温度为30~C)和1 h30min(环境温度40~C)

(3)不明标准(其他)的变压器允许过载倍数及持续时间如表2所示。

表2 不明标准(其他)变压器允许过载倍数及持续时间

(4)各类干式变压器的允许过载倍数及持续时间与油浸式变压器差不多。由以上可知，当变压器事故负荷与其额定负荷之比为1-3时，其允许过负荷的时间为2 h，油浸式自然循环冷却，在环境温度为30～40℃时(我国平均最高气温)，也是在1-3倍，持续2 h左右，即在允许过负荷的时间内，保护电器可以不动作。

4配电变压器的重过载运行的危害

4.1长期重过载的影响和危害

（1) 绕组、线夹、引线、绝缘及油的温度将会升高，且有可能达到不可接受的程度，如配电设备火灾；

（2) 配电变压器绝缘将会受到损害，增加内部故障的风险，减少设备的使用寿命；

（3) 套管、分接开关、电缆终端接线装置和电流互感器等也将受到较高的热应力，从而使其结构和使用安全裕度受到影响。

（4) 使得配套设备如电力电缆、中低压导线等也进入重过载运行。从而增加配网网的运行风险。

4.2 短期过负荷的影响和危害

短期增加负载将会使运行条件中的故障风险增加。短期过负载会使导体热点温度上升，可能使绝缘强度呈暂时性的降低。但是，接受这种短时过载条件可能比失去供电更好些。这类过负载预计是很少发生的，然而，一旦出现时，应在短时间内迅速降低负载或切除变压器，以免发生故障。这种负载允许时间小于整个变压器的热时间常数，并且它也与过负载前的运行温度有关。一般来说，它小于半小时。

5配电变压器的重过载分析及解决方案

5.1 数据分析来源

（1）计量自动化系统的负载曲线。

（2）现场实测的各路支线负载情况。根据计量自动化系统规定相应的时段进行测量。

5.2 预防性的分析解决方案

在配网运行中，采取配电变压器的负荷预测对设备的负载情况进行预防性监控，根据预测的结果进行分析处理。在这里采用的是配电变压器与气温的负荷特性进行预测，得出的结果再根据现场实测的数据进行对0.4KV线路的负荷情况进行预测。司前所某台区的分析见表3：

表3 2010年新建旧乡府台区各项负荷数值如下

因气温与负荷的数学模型较为复杂，此分析采取分段方法，粗略计算单位温度下的负荷升降变化。以下先分析各项负荷与气温的曲线关系，见图1图2图3。

图1负荷最大值与平均气温的温升曲线

负荷最大值的明显变化集中在27-29C区间范围变化，其他温度变化较为平稳，由此看出在29C以上温度对该台区影响更为严重。

月平均负荷平均值与平均气温的曲线：

图2月平均负荷平均值与平均气温的曲线

（一）曲线与最大负荷类似。

每月日最大平均负荷与平均温度曲线：

图3每月日最大平均负荷与平均温度曲线

由以上图表可以看出，该台区在27C-29C间的温升降差速度最为明显，计算分析后得出下表4：

表427C-29C间的温升降差速度的计算

按照2011年气温上升预测（气象局预测数据），上升0.7-0.9C，取值0.9C，计算得2011年最高有功负荷为378W，最高负荷达78%，出现在7月中下旬（极端温度时间区域）。

（二）各路支线负荷情况预测。

（1）台区用户成分构成

新建旧乡府用电比例如下：

住宅及商业用电占用电的4%，普通工业占96%，见图4。同样温升对占普通工业为主的台区有类似影响，负荷增加原因为对设备降温投入及生活用电的降温需求。

图4住宅及商业和普通工业的用电占比

（2）出线负荷比例

以本月的随机日负荷曲线为依据见图5，进行参考点取点：

图5月随机日负荷曲线图

以上看出去11时、15时测量各路支线的高峰电流作采取相似时间段进行实测。当日数据采集表见表5.

表5 日数据采集表

根据用电及实测得出甲乙出线负荷比例见表6。

表6 甲乙出线负荷比例

（3）计算预测2011年线路低压线路主线负载情况

负荷按照预测78%的平均出现比例，计算出每路支线2011年出现的负荷见表7。因实地测量的时间差，可能造成最后预计的电压有所差别，但差别影响较少。

表72011年甲乙出线负荷的计算结果

出线名称 实地测量（或从系统中导出）的电压、负荷数据 预测2011年最大负荷时的数据 结论

该回低压线路首端电流I（A） 该回低压线路首端电流Im（A） 支线主线型号 额定电流

从以上的几项预防性分析数据中，根据数据情况结合现场，可以制定更换配变、更换导线等相关措施应付未来的设备重过载情况。

5.3 现时存在的重过载情况分析及处理

5.3.1 现存变压器重过载的几个类型

（1）小工业私增容；

（2）大型机械的启动电流；

（3）居民用电的增加。

5.3.2 解决方案

（1）针对小工业私增容情况，我所采取的方法如下：安装限流装置。首先，营销线从电量数据中分析出每月电量增加比率异常的工业二级用户，对其进行用电检查。如发现出现私增容情况，则要求安装限流装置。如加装限流装置都不能降低配电变压器的负载，则采取综合台区错峰用电的办法，按时段进行用电。我所计划下半年对此类型较多的台区进行安装限流装置。

（2）针对大型机械的启动电流方案。启动电流是指电气设备（感性负载）在刚启动时的冲击电流，是电机或感性负载通电的瞬间到运行平稳的短暂的时间内的电流的变化量，这个电流一般是额定电流的4-7倍，国家规定，为了线路的运行安全及其它电气设备的正常运行，大功率的发动机必须加装启动设备，以降低启动电流。冲击电流是指输入电压按规定时间间隔接通或断开时,输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。常见的交流电机的启动方法有直接启动，串电阻启动，自藕变压器启动，星三角减压启动及变频器启动的方法来减小对电网的影响。供电所根据实际情况，通知用户进行就地的整改。

（3）针对居民用电增加无法满足用电需求的，建议采取新增电源点进行解决。

6建议

（1）投入更多资金进行增加电源点，减少配变重过载情况。

（2）多利用信息化系统进行数据的掌握通知，如利用计量自动化系统进行负荷的实时报警通知相关人员等手段，可以对配网的其他设备进行更多的运行情况掌握。

（3）加强重过载设备的巡视。

7结束语

解决配变的重过载情况，可以解决配套的盘柜、开关、导线等的负载情况，但以上的分析解决方案，只针对整套设备的配置方案，在实际中，还要通过设备的巡视，对每个单独的设备进行掌握。以上分析根据“一点数据，多点延伸”的原则进行，如有特殊情况应单独进行分析。

参考文献：

[1] 孙振，路洋.电力系统负荷预测方式综述[J]. 黑龙江电力.2005.

变压器解决方案范文第3篇

鉴于厂用变压器作为水力发电系统中重要一次设备，其运行情况将直接影响整个系统的安全运行，针对铜街子水电站干式厂用变压器运行后线圈均出现整体下沉的现象，分别从厂用变压器的生产、安装、使用情况等多方面入手，逐项剖析故障产生的原因并提出了解决方案。

关键词:

干式变压器;支撑绝缘子;线圈下沉;故障诊断;对策

铜街子水电站于1985年开工，1992年投产发电。原厂用变压器为油浸自冷式，因变压器已经连续运行近20年，设备绝缘出现老化现象，加之铜街子电站机组增容改造之后厂用系统负荷增大，现有厂用变压器容量已经不能满足设备安全运行需求［1］，因此决定于2013年开始对厂用变压器逐步进行更换。由于油浸式变压器运行维护工作量大，出现故障后有污染环境的风险，而干式变压器防火性能好，基本免维护，不污染环境，经过对比分析，决定将原油浸式变压器改为干式变压器，新干式变压器型号为SCLB12－2000/13．8，容量为2000kV•A，首台干式厂用变压器于2014年5月投入运行。铜街子水电站11F、14F机组分别在2014、2015年完成增容改造，厂用变压器均由油浸式更换为干式，原型号为S7—1600∕15，容量为1600kV•A，更换后型号为SCLB12－2000/13．8，容量为2000kV•A，2台新厂用变压器为同一型号，均为上海富士电机变压器有限公司生产制造。2015年11F机组按照检修计划退出运行状态转为检修状态，检修人员对1号厂用变压器进行检查时发现，变压器线圈上端部分支撑绝缘子松动，通过进一步核查发现，变压器线圈下端部支撑绝缘子垫块被压缩变形倾斜，线圈出现整体下沉现象，鉴于此情况，检修人员着手对14F机组4号厂用变压器进行了全面检查，发现4号厂用变压器线圈同样下沉，情况与1号厂用变压器相同。

1变压器线圈下沉的原因

1)环境因素。因干式变压器在带电运行过程中，铁芯片及线圈在电磁力的作用下，会出现一定程度的电磁震动，长期震动可能会使支撑绝缘子垫块压缩变形，同时由于变压器运行过程中线圈的铜损以及铁芯的铁损会产生热量发热，正常工作时线圈温度能够达到65℃，而变压器工作环境温度约为36℃，使得线圈下方的支撑绝缘子垫块温度升高，长期运行后绝缘子垫块逐渐软化倾斜，最后导致线圈整体下沉。

2)材质及结构。由于上海富士电机变压器有限公司属于日资企业，厂家在设计变压器时会根据用户使用地点的地质结构使用不同强度的支撑绝缘子垫块，本产品按照日本(ATN)指导设计，支撑绝缘子垫块标准线圈自重的应力小于29N/cm2。绝缘子垫块(HT)直径60mm，面积2828mm2，绝缘子垫块(LT)直径45mm，面积1590mm2，高压线圈(相)重量为420kg，低压线圈(相)重量为190kg，原垫块(HT与下夹件之间)每相5块，线圈自重应力为4200/28．28/5=29．7N/cm2。原垫块(LT与下夹件之间)每相4块，线圈自重应力为1900/15．90/4=29．9N/cm2。通过计算发现，计算值与设计标准值(29N/cm2)非常接近，绝缘子垫块裕量较小，原垫块安装如图1所示。综上所述，厂用变压器绝缘子垫块因设计裕度较小加之垫块在工作温度影响下发生软化，使得变压器线圈在自重力的作用下发生下沉。

2处理方法与结果

1)方法。变压器线圈下沉的原因分析清楚后，制定了变压器线圈下沉的处理方案:把变压器线圈支撑绝缘子垫块更换为强度更高的支撑绝缘子垫块，并在高压侧线圈(相)与夹件之间增加一组支撑绝缘子及垫块，在低压侧线圈(相)与夹件之间增加两组支撑绝缘子及垫块，如图2所示。按照处理方案增加垫块:高压侧线圈(相)与夹件之间增加一组支撑绝缘子及垫块，低压侧线圈(相)与夹件之间增加两组支撑绝缘子及垫块。高压侧计算应力为4200/28．28/6=24．8N/cm2，低压侧计算应力为1900/15．90/6=19．9N/cm2。计算值满足线圈自重的应力小于设计值(29N/cm2)的要求。

2)结果。通过采取更换支撑绝缘垫块材料、增加垫款数量的方式对变压器进行处理后，对变压器进行了相关试验，试验结果均无异常［2］。经过长时间运行观察，目前设备运行良好，线圈未出现下沉的情况。

3结语

近年来，因干式变压器结构稳定、免维护等优点，其普及率越来越高，而变压器作为重要的一次设备，常规的维护检查工作能够及时发现问题，确保设备的安全运行，铜街子电站2台厂用变压器线圈下层问题的解决方案，为其他电站干式变压器的维护检查提供了思路。

参考文献:

［1］王田，万亚涛．水布垭水电站发变组保护的应用及改进［J］．水电与新能源，2011(5):21－25

变压器解决方案范文第4篇

关键词：采油；潜油电泵；潜油电泵配电；电潜泵配电撬

中图分类号：P742 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）24-0083-02

1 概述

目前机械采油已成为石油生产的重要环节，由于斜井与水平井大量投产，无杆潜油电泵因此得到大量应用，尤其是在海洋钻井平台上应用最广。

由于采油工艺要求，采油电泵需要大扬程、大排量，导致电机功率高；由于油井井孔的尺寸限制，要求导线截面不能大，因此潜油电泵电机具有大功率、高电压（3～0.66kV）、小电流特点，使得采油电泵配电不同于常规动力配电，电泵配电装置多为高压设备或高压与低压设备混合配置，需要独立的变压器提供特定电压输出，变、配电装置多为一对一井式设置。实际应用中，不论是陆地还是海上石油平台，采油电泵配电装置均为平面布置安装，设备相对分散，占用平面空间较大，高电压设备多，不利于安全生产。如果采用现有箱式变电站结构，设备全部安装到箱体内，三台以上变压器需要较大的箱体，占用空间大。因此，如何解决上述现有技术的不足，是这次研究的主要内容。

2 潜油电泵配电系统组成

潜油电泵系统组成：（1）井下机组部分，包括潜油泵、油气分离器、保护器、潜油电机、潜油电缆；（2）辅助设备，包括扶正器、井下传感器、单流阀、泄油阀、井口穿越器等其他设备；（3）配电设备，包括变压器、控制启动柜、接线盒。

配电设备主要为潜油电泵提供所需的电力能源；电机启动和控制调节是潜油电泵系统的重要组成部分。

现实中潜油电泵单泵配电方式有两种：

一种方式是：输入10（6）kV电压；先经降压变压器降压到0.4kV，由0.4kV低压配电及电机拖动控制开关控制，再经升压变压器至3～0.66kV，连接潜油电泵，称为“高低高”配电方式，单井实施方案：是由线路10/0.4kV台式变压器或10/0.4kV变电所提供提供0.4kV，由0.4kV低压配电及电机拖动控制开关与升压3～0.66kV变压器组合安装在箱式柜内，配出连接潜油电泵。

另一种方式是：输入10（6）kV电压；先经降压变压器降压到3～0.66kV，再经电机拖动控制开关控制，连接潜油电泵，称为“高高”配电方式，现场单井实施方案：是由线路或开闭所提供10kV，由10/3～0.66kV变压器提供供电，与电机拖动控制开关组合安装在箱式柜内，配出连接潜油电泵。

图1为四口井（“高高”）潜油电泵配电现场照片，是由两套二口井潜油电泵配电装置组合而成，占用空间90m2左右（15×6m）。

海洋石油生产平台的潜油电泵配电安装与布置情况与陆地平台略有区别，控制方式基本为“高低高”配电拖动型式，一般设有10/0.4kV总降压变压器室，低压配电、电泵拖动控制配电室和0.4/2kV升压变压器区，所有电气设备在同层分区平面布置。

例如在20口井的海洋石油生产平台上，升压变压器区安装布置大约需要80～100m2，配电室需要占用60～80m2，总降压变压器需要占用40～50m2左右，合计低限占用空间180m2左右，即使考虑到部分电气设备重叠安装，需要的空间也不会小于160m2，而这已是比较紧凑的布置设计了。

以上，通过对潜油电泵配电系统的接线组成原理、实际配电设备组成以及安装布置设计的分析研究，可以发现虽然现有电泵配电方式技术成熟，但安装方式不论是在陆地上还是在海上石油平台上，多井采油电泵配电装置均为平面布置安装，设备现场组装连接，这种安装方式设备分散，占用空间相对较大，设备现场安装连接占用时间

较长。

3 新型采油电泵一体化配电装置设计

如何减少现场安装时间，加快油井投产速度；减少占用空间，方便运行维护；实现标准化设计、一体化集成制造；自动化运行管理；达到提高建设速度、质量、效益、节能和安全生产的目的。

解决方案一：采用“高低高”配电方式，称为降压型电潜泵配电撬。

方案组成：由高压开关柜、10/0.4kV降压变压器、电机拖动控制柜（直接启动或变频启动控制）、升压变压器和钢结构撬体组成。钢结构撬为双层结构，底层是箱体、顶部是平台，底层箱体安装高压开关柜、降压变压器和电机拖动控制柜；顶部平台安装升压变压器，设备采用平面与立体三维空间布置，组合成一种新型采油电泵一体化集成配电装置。

解决方案二：采用“高高”配电方式，称为直配型电潜泵配电撬。

方案组成：由高压开关柜、10/3～0.66kV降压变压器、电机拖动控制柜（直接启动或变频启动控制）和钢结构撬体组成。钢结构撬为双层结构，底层是箱体、顶部是平台，底层箱体安装高压开关柜和电机拖动控制柜；顶部平台安装降压变压器，设备采用平面与立体三维空间布置，组合成一种新型采油电泵一体化集成配电装置。

以上两种方案可按输出回路数组合成单回路、双回路、四回路及六回路四种类型配电撬，每路输出回路对应控制一台电泵，输出回路均有独立的专用升压或降压变压器提供特定的输出电压，电机拖动控制成套装置有工频、变频、和工频、变频组合式控制方式，安装微机保护控制装置、现场总线连接及通信模块联网，实现远传自动化控制。

4 结语

技术特点：（1）功能齐全，两种方案分别集成有10kV开闭所配电、10/0.4kV变电、电机拖动控制、独立的输出变压器等多功能于一体；（2）结构紧凑，长宽高可控制在7×3×3.5m范围，节约占用空间，易于标准化生产、运输、施工及运行管理；（3）智能化，可实现远程自动化

控制。

变压器解决方案范文第5篇

关键词：电源；子系统；电磁兼容

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。