稳压器安全阀（共12篇）
稳压器安全阀 篇1
0 引言
核电厂压水堆AP1000 堆型稳定运行时,一回路系统中冷却剂的压力需保证在15. 51MPa左右[1]。当运行的负荷发生变化或者堆芯出现反应性扰动时,因冷却剂温度发生的变化会导致压力改变。稳压器的压力控制系统通过喷淋或加热等手段,保证压力不过度偏离设计值,避免核电厂严重安全事故的发生。稳压器的压力控制系统是保证核动力装置安全、可靠运行的安全关键设备之一。
稳压器的压力控制过程是一个复杂的热工和流体力学过程,具备高度复杂、非线性等复杂系统特点。在OVATION平台上使用计算机技术实现自动控制实现。计算机技术采用软件实现各种复杂计算和智能处理,使控制既有灵活性同时也带来了复杂性安全性问题。软件所带来的安全性问题也一直是安全研究领域的热点问题。
由于故障树、故障影响性分析等传统安全分析技术对复杂系统的安全性分析存在不足[3],因此,对于采用计算机技术的压水堆AP1000 堆型的稳压器压力控制器需要采用新的基于系统理论的安全性分析方法综合考虑组件、环境、人员等因素及因素之间的联系,发现潜在的危险因素并加以控制[2]。
目前STAMP模型是最为大家所关注的基于系统理论的安全分析方法之一。它是美国麻省理工大学著名安全专家Leveson教授于2004 年提出的。该方法已在核电、化工、交通、医疗、军事等多个行业的安全领域加以应用[5]。在核电设备安全性分析上目前的应用有: 加拿大Darlington停堆系统的安全性分析[6]; 核电厂数字仪表控制室高级人机交互设备设计中的动态性和不确定性的风险控制[7]; 前期开展的压水堆蒸汽发生器水位控制系统安全性分析[8]。上述成果说明基于系统理论的STAMP模型能有效地开展复杂系统安全性。
本文针对AP1000 稳压器压力控制器,运用核基于系统理论的STAMP模型进行安全性分析,发现了可能影响控制器安全运行的潜在危险因素,提出改进建议为提高AP1000 稳压器压力控制器的安全性和设备国产化做出贡献。
1 基于系统理论的STAMP模型
1. 1 基本概念
STAMP模型从控制的角度区分各个部件的责任和权利,控制部件根据内部状态和外部反馈,由内部模型形成指令,控制系统运行。而被控制部件执行指令,反馈执行信息,如图1 所示。当外部反馈和内部状态不一致时,将可能导致事故。这一种情况源自控制过程中缺乏必要的约束。
STAMP理论认为要达到预防事故的目标,需要从指令形成、指令执行、执行结果反馈的3 个控制过程强化控制安全约束。指令形成要求要有正确的生成模型及对故障或外界环境扰动的处理能力; 指令执行要保证指令能够充分执行; 指令执行有完整的反馈信息。
1. 2 基于STAMP模型的安全分析方法
基于STAMP模型的安全分析方法[9]主要围绕控制的初始情况、当前情况、状态转换3 个方面进行安全分析,发现导致安全性约束被破坏的异常控制行为。主要分析步骤如下:
首先确定系统的安全需求,说明造成环境破坏、人员伤亡、设备财产损失等的危险状态,定义系统的安全约束。
其次建立安全分析结构,安全分析结构描述部件及子部件间的相互作用关系,如图2 所示。
安全分析结构来自系统的设计结构,为分析安全约束的风险状态的原因,提供了结构模型。
然后进行不安全控制分析,该方法提供了4 种不安全控制类型作为指导,如:
①缺乏需要的控制指令。
②控制指令错误或不安全。
③控制指令在时间上延迟。
④控制指令结束过早。
这些不安全的控制是破坏安全约束,导致系统进入危险状态的根本原因。所以发现不安全的控制,是预防安全事故的有效策略。
最后进行不安全控制的原因分析,在STPA方法中有以下4 种原因:
( 1) 外部原因,当控制过程不能从外部环境或上层控制中获取需要的正确信息时,将破坏安全约束,引发安全事故。
( 2) 算法原因,当控制算法不能正确生成指令时,将破坏安全约束,引发安全事故。其原因是控制算法在设计或者维护阶段形成的缺陷,但V&V过程中没有被发现,而在运行过程中激活。
( 3) 反馈原因,系统内部控制模型、状态与反馈状态三者之间存在一个动态平衡。而反馈状态信息不正确时,反馈与控制之间的动态平衡被打破,从而引发不安全的控制。反馈状态失效的原因可能来自传感器采样或传输信道等方面的故障。
( 4) 控制执行原因,控制指令因指令传输错误;控制指令错误执行; 指令受到干扰,如执行部件受到的干扰影响,都可能损害安全约束引发安全事故。
2 稳压器系统安全性分析
2. 1 稳压器压力控制系统安全风险
稳压器的作用是维护一回路冷却剂的压力处于设定的安全范围内。稳态运行时,压力波动限制在± 0. 2MPa内; 变工况运行时,压力波动 ± 1. 0MPa或更小的允许范围内; 事故工况时,针对系统压力急剧变化超出允许范围时,稳压器等压力安全系统将保证堆芯和其它设备的安全[1]。
若稳压器压力控制系统低压保护失效,压力过低,堆芯将超过热工安全设计准则,存在堆芯产生偏离泡核沸腾系统风险; 若稳压器压力控制系统高压保护失效,存在一回路压力超出设计的机械强度,触发安全阀减压。
2. 2 定义安全控制结构
稳压器系统的安全控制结构如图3 所示。其主要部件有( 1) 控制器: PID算法模块; ( 2) 执行器: 比例喷淋器、动力泄压阀、比例加热器和备用加热器;( 3) 被控制单元: 稳压器; ( 4) 测量处理: OVATION系统的Drop1 机柜压力测量感应器等。
控制器PID算法模块完成稳压器压力控制PI调节器的功能; 它向喷淋阀、比例加热器输出控制指令,控制电加热器的通断和喷淋阀、动力泄压阀的开闭来保证压力在规定范围内变化。若稳压器压力超过规定的限值,则发出报警信号。压力信号来自生产管理系统的压力信号。OVATION系统Drop1 机柜AI卡件负责接收4 个信号通道的压力值,使用四取中逻辑由Drop1 的AO卡件输出给Drop X,存入稳压器压力的点信息,参与稳压器压力控制[10]。
2. 3 潜在不充分控制行为分析
稳压器压力控制系统对压力控制的实现是当压力低时,控制信号启动加热器,升高温度增压; 当压力高时,控制信号启动喷淋器,降低温度减压,如表1 所示。
依据STAMP模型建议的四类控制错误类型分析系统行为可能导致的风险,因论文篇幅的关系,本文只介绍表1 中的比例喷淋器相关的不安全行为分析,如表2 所示。
2. 4 系统不安全风险分析
同样限于篇幅,本文也只分析表2 中没有提供需要的控制可能形成的原因及改进建议。
( 1) 外部环境因素引起的风险。
在人工干预稳压器工作的情况下,因为操作员的误操作,未在有效时间内打开喷淋阀门,致使稳压器压力迅速上升,导致安全泄压阀动作。
加强安全约束建议,强化核安全文化教育,规范操作行为导则。
( 2) 控制系统算法。
稳压器PID控制算法通过控制加热和喷淋设备对压力实现精确控制,需要精确的数学模型,压水堆压力变化是复杂的热工和流体力学过程,有复杂非线性、大惯性等特点,且干扰多。目前控制算法,虽能满足设计要求但难以获得完全满意的控制效果,仍然存在设备动作频率和误动概率较高等风险。
建议可考虑选用新型智能PID控制,如模糊PID控制器、神经网络控制器等。
( 3) 不一致、不完整或者不正确的被控制过程状态信息。
稳压器压力控制采用PID调节器,依据测量压力与设定压力之偏差进行状态反馈控制。
①比例增益对稳压器系统的影响。PID比例增益参数关系到内部控制信号对外部状态的响应精度。若比例增益参数过大,对状态响应慢,控制调节不灵敏,导致系统的不稳定; 若比例增益参数过小,则会有控制调节能力不足的问题。
②积分参数的影响。积分参数起着消除反馈状态的静态误差,提高反馈状态的无差度的作用。若设置参数过小,调节控制响应快,会因频繁发出控制指令,导致系统的不稳定,存在误开动力卸压阀风险; 若设置参数过大,动态偏差消除能力弱,系统稳定的调整时间过长,影响系统的动态特性。
③微分参数的影响。微分参数由反馈状态的变化速率决定,影响控制指令对状态变化的瞬态响应速度。若设置微分参数较大,系统过于敏感,非常小的压力变化都会提前打开喷淋阀,导致动力卸压阀频繁动作,存在冷却剂丧失事故的风险。
由于PID参数的设定影响到稳压器的可用性、安全性、系统的稳定性等,所以需要对其进行详细模拟和仿真,并且到现场进行测试分析确定。
( 4) 控制指令没有被正确执行
喷雾器没有正确喷雾。可能存在电磁喷雾阀失效、喷雾口堵塞、磨损等情况。
应周期性检查喷雾器进行试验和检查,以免因较长时间不工作而被卡死。
3 结束语
基于系统理论的安全分析方法与目前在稳压器压力控制系统所采用的故障分析、动态仿真等传统方法进行比较。传统方法能够分析发现单个部件失效可能导致的风险。但缺点是不够全面,没有从系统的角度全面分析各个部件及部件间关联问题所导致的风险; 需要更多开发技术细节,发现问题时设计和开发已经完全不能在早期开发阶段通过加强约束的手段预防风险。
非能动压水堆AP1000 堆型正向国产化、自主化目标推进。采用STAMP技术对其进行安全性分析,将有助于在国产化早期系统设计阶段,强化系统的安全约束,充分考虑危险因素消除机制和实施措施,从而提高国产化AP1000 堆型的安全性能。
摘要：压水堆稳压器压力控制系统通过控制加热或喷淋等方法,维持核电厂压力容器的压力在安全的范围内,属于核设施安全关键设备。压力控制的热工流体力学过程具有高度复杂、非线性等复杂系统特点。针对第三代堆型AP1000堆型数字化稳压器压力控制系统,通过运用基于系统理论的STAMP模型进行安全性分析,发现影响安全的潜在危险因素,强化安全约束,预防危险事故,提出改进建议为提高压水堆稳压器压力控制器的安全性和核电设备国产化做出贡献。
关键词：压水堆,稳压器压力控制器,系统理论,STAMP模型,安全性分析
参考文献
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[9]LEVESON N G.Engineering a safer world:Systems thinking applied to safety[M].MITit Press,2011.
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稳压器安全阀 篇2
本操作规程适用于燃气公司运行部LNG站各人员。
二、危险因素
燃气泄漏、着火、爆炸、人身伤害、环境污染等，及压力异常影响用户正常使用。
三、操作名称：
调压器操作
四、操作关键控制点
气流控制、防止气喘
五、主要的人员、工具材料准备及安全防护设施配置
持证运行人员 1 名、防静电工作服 1 套
六、工艺要求
1.调压器通气运行
1)切断阀处于开启状态。
2)稍微开启调压器后端的出口阀门。
3)慢慢地稍微打开调压器前的进口阀门。
4)停留片刻直到气流稳定。
5)将调压器前、后的进、出口阀门全部打开。
2.调压器出口压力设定
若需调节调压器出口压力，应略微开启调压器出口端阀门，缓
慢打开调压器前端进口阀门，用扳手缓慢旋动指挥器上的调节
螺杆，使出口压力达到要求值，(顺时调节，出口压力升高，反
时调节，出口压力降低)。缓慢关闭出口阀门，检查此时压力表
读数应为调压器的关闭压力。缓慢地稍微打开调压器后端出口
阀门，停留片刻直到气流稳定，再将调压器前、后阀门完全打
开。
3.调压器关闭压力的检查
缓慢关闭调压器出口端阀门，并打开压力表前针形阀开关。三
分钟后记录关闭压力值，检查是否在正常范围内。
七、安全注意事项和应急措施
1、注意运行时有无气喘。
2、如调压器失灵，应停用并切换到备用管线。
八、作业记录、总结
运行工作期间每小时对设备运行状况和工艺指标进行巡视、检
查一次，按要求记录巡检表、输配台帐、设备运行报表、应急事件
记录表。
过滤器排污作业指导书
一、适用范围
本操作规程适用于永康新奥燃气有限公司运行部LNG站各人员
二、危险因素
燃气泄漏、着火、爆炸、人身伤害、环境污染等，及压力异常影响用户正常使用。
三、操作名称：
过滤器排污操作
四、操作关键控制点
缓慢开启阀门
五、主要的人员、工具材料准备及安全防护设施配置
持证运行人员 1 名、防静电工作服 1 套、40 升塑料桶一只、气 体检漏仪一只。
六、工艺要求
1.拉好警戒区；
2.将软管连接到排污管上并固定好，软管另一端放入桶内；
3.缓慢打开过滤器下部排污阀，间歇排放，排放时间控制在 5 秒左右；
4.无杂质流出即排污结束；
5.排污结束后，用气体检漏仪检漏；
6.作好排污记录
七、安全注意事项和应急措施
1、排污频次：夏秋季节 1 月 1 次，冬春季节每旬 1 次，如气质 有变化，应增加或减少频次；
2、排污阀缓开快关，禁止全部打开。
八、作业记录、总结
稳压器安全阀 篇3
更为可喜的是:员工们都在笑眯眯地扳着指头数自己的收入。全年人均工资超过了35000元,这还不算入股的分红。家家户户算着银行越来越多的存款,100多位员工开回了崭新的私家车;500多户告别了低矮的平房,住进了高大宽敞的新房和电梯房。员工心里的那个美呀,真是无法言表!在冷钢工会举办的迎新晚会上,员工家属合着节拍,自发地唱起了一位炉前工创作的歌曲:“新旧冷钢两重天,日子过得比蜜甜;创业的歌谣天天唱,幸福的生活赛神仙……”这既是员工从心底里流出的歌,更是冷钢工会把握企业发展大局,创新工作方法取得的成果!
在精神引领的教化中,发挥“聚力器”的作用
企业精神在企业管理和发展壮大过程中具有重大的引领作用。冷钢工会注重企业精神的归纳、总结和提炼,并在此基础上加强对企业精神的培育以及对员工的教化工作,起到了凝神聚力的作用。
企业家精神是企业发展壮大的旗帜。企业家是企业的灵魂。一个什么样的董事长,就会带出一个什么样的企业。董事长陈代富从他上任第一天起,每天工作14个小时以上,只要在家,一天至少四次深入工地现场,清晨6点就到一线岗位了解生产情况,晚上10点多钟才回家休息。一年365天,天天如此,10年间走了三个二万五千里。他那种“我可以死,企业不能死”的干事创业精神不仅感动了冷钢人,而且教化和引领着冷钢人,激励着冷钢人顽强拼搏,使冷钢由死到生、由生到强,迅速发展壮大,创造出了令人难以置信的“经济奇迹”。工会及时总结陈代富心系民生、敢于担责、无私无畏、拼命工作、造福员工家属的精神,并号召全体员工以董事长为“标杆”,与企业同呼吸共命运。在陈代富精神的感召下,中层干部和管理团队自觉放弃节假日休息,把全部的时间、精力和智慧投入工作。在生产工地上,随时可以看到中层骨干在现场带着员工干的场景。各基层单位“人员不言少、时间不言短、工作不言苦、指标不言高、任务不言重。”动力厂龙子潭污水处理中心的沉淀池被污水带来的铁屑、油渣、淤泥结块堵塞时,民工认为劳动强度太大不愿处理。动力厂厂长亲自带领党员骨干、班组长以上管理人员,利用清晨、中午甚至晚上通宵时间开展义务劳动,奋战82天,清理1200多吨淤积物,疏通了沉淀池;设备检修时,为了尽快恢复生产,炼铁厂管理人员、技术人员与维修工一道在工地上坚守了六天六夜没有回家……
在冷钢,“超负荷工作,全身心投入”成为员工的常态,“执行不找任何借口”成为员工的行为准则,“没有最好只有更好”成为员工的普通追求。
团队精神是企业奋力前行的基础。冷钢工会始终把握企业发展大局,把总结团队精神、调动员工积极性作为工作的重要内容来抓,真正起到了推手的作用,凝聚了力量,促进了发展。冷钢人以破釜沉舟、绝地奋起的勇气,以永不言败、追求卓越的豪气,以以人为本的诚心善意,以见微知著的敏锐洞察力集结成了冷钢的团队精神。这是冷钢十年凤凰涅槃,奇迹般的蜕变重生,迅速发展壮大的根本原因和文化根基。《人民日报》、《湖南日报》2009年9月27日、9月29日分别以大篇幅,全面、生动、真实、准确地阐述了冷钢的团队精神,那就是“永不言败、艰苦创业、敢于担当、追求卓越”。
十年前,冷钢是个只生产铸造生铁不到30万吨的小铁厂。这样一个企业,要发展,要完成300万吨铁、钢、材的配套生产能力,由于家底薄,银行贷不到一分钱,国家没有资金投入,钱从哪里来?从管理者到普通员工不等、不靠、不要,坚信“钱从智慧中来!钱从精神中来!钱从汗水中来!”这看似一句口号,可冷钢人就是靠他们的团队精神实现了这一“天方夜谭”!建设一轧材厂时,工会配合行政发动5000多名冷钢员工齐心合力,集资入股4600多万元,有的职工主动把结婚买家具的钱拿出入股,有的老职工甚至把准备好的棺材卖掉筹钱入股!大家都怀着这么一个坚定的信念:“要活就和冷钢一起活!要死就和冷钢一起死!”在如此强大的团队合力推动下,冷钢实现了由钢到材的跨越,为形成300万吨规模打下了坚实的基础。
目标激励是企业追求卓越的动力。目标彰显理想,目标引领方向,目标凝聚力量。在冷钢充满艰辛和坎坷的发展道路上,执著追求目标始终是用之不尽、取之不竭的精神动力。当企业在生死线上挣扎时,止亏求生就成了当时的最高目标。工会组织员工从身边做起,从点滴做起,从小处努力,从大处着眼,人人关注成本,人人控制成本,人人挑战自我,人人挑战极限,迅速走出了连续八年亏损的局面。当有了盈利后,员工要求多发奖金多分红时,工会组织员工分析:只有把赚下的钱用于发展,才有出路,才有岗位,才有好日子过。这样,从“765”工程的实施,到100万吨、200万吨炼钢工程的建设,到300万吨铁钢、455万吨材配套工程的迅速完成,一个又一个更大更高的目标激励和引领着冷钢人“像加足了油”的发动机一样倾力向前。为了目标的实现,下岗谋生外流的技术人员回来了,技术尖子易源星放弃广东老板50万元的年薪毅然回厂。每个工程项目自己设计、自己施工、自己安装,做到了工期短、投资少、质量好。新1#高炉投产时,技术维修人员冒着寒风雨雪,在30多米高的炉顶往返30余次,粗大的料车钢丝绳全是靠人力拖上去的,汗水湿透棉衣也没有一个人提前退出。“成功永远是下一个目标”。目标激励的是万众一心,不畏艰险,奋勇争先!炼钢厂厂长和书记亲自带领安装人员,顶着零下4度的严寒安装120吨行车。行车大梁和栏杆结了冰,人扶着栏杆行走仍打滑,大家就鞋底绑上草绳,争分抢秒进行安装,为3#转炉早日投产赢得时间。就这样,企业发展目标确定一个,实现一个,达产达效一个。
在应对危机的关键时刻,担当“稳压器”作用
企业在市场经济的大风大浪中,总是充满了危机。冷钢人的理解是:“有危必有机!”冷钢工会在“化危为机”“应对危机”“战胜危机”的关键当口,担当的是“稳压器”的作用。
困境来临时,引领员工坚定信念求生存。当十年前,心灰意冷,守着已不冒烟的高炉,摸着空空口袋的冷钢人,还在想着“等、靠、要”。当陈代富提出“国家没有义务保我们的工资,我们没有权利要求不劳而获”时,有部分员工不理解,甚至反感。冷钢工会全体成员深入车间、班组、社区,教育员工“天上不会掉馅饼”!要靠自己拯救自己,举办“聚人心、转观念、革弊端”演讲赛、召开“转变观念,深化改革”座谈会、“渡难关、求生存、促发展”誓师会,让员工充分认识到“主人翁”是奉献而不是索取,同时组织开展“增产量、降成本、保质量、促发展”劳动竞赛、“集群众智慧,聚冷钢人心,我为达产达效献计献策”等一系列活动,召开1500名职工参加的表彰会,隆重表彰为生产自救做出重大贡献的生产技术标兵。这样做的结果是:当年企业主要生产经营技术指标22次破厂历史纪录,企业生产经营开始进入良性循环。
改革改制时,教育员工释疑解惑明是非。当时,作为老牌国有企业的冷钢早已不适应市场经济的要求,欠债7个多亿,负债率124% ,职工六个多月没发工资……冷钢又被推到了风口浪尖……改制!政策性破产成了老冷钢破茧重生的必然选择!这样一来,职工的身份要置换,利益要调整,思想观念要转变,很多员工思想上存有疑虑,认为自己从“国家职工”变成了“打工仔”,就等于是由“将军”贬为“奴隶”,尤其是今后的岗位、工作、生活谁来管?对此,冷钢工会明确提出:全心全意依靠职工群众,稳步推进企业改制进程,在企业下属20多个单位和主要生活区分别设立改制宣传栏,让每一个职工了解改制的方法、步骤、目的、意义。同时每周定期组织民主恳谈会,邀请企业和政府组织改制的领导亲自解答职工提问,使职工深入理解国家通过国有企业改制促进企业做大做强的目的,企业改革改制的整体思路,以及一系列充分保证职工利益的政策措施,得到职工的认同和理解。作为职工利益的代表,工会全过程参与改制的具体决策和操作,要求政府严格执行安置费和补偿金标准,确立愿意在重组企业上岗的人保证有就业岗位的措施;与重组企业签订《集体合同》并共同拟定员工的《劳动合同书》,切切实实保障了员工的合法权益。对个别职工的一些无理要求,则耐心说服。如炼铁厂有一名职工重组企业愿意聘用,但其本人想换一个轻松的岗位,既不愿意解除原来的劳动合同,也不答应与重组企业签订新的劳动合同。工会干部和其所在单位的工会主席一连三个晚上开导他,理解他的实际困难但指出他以不愿意置换身份为要挟要求调换岗位是不合理的。最终帮他解开了思想疙瘩,第四天就高高兴兴签了字。工会在企业改革改制中成为了各方依靠的对象和沟通的桥梁,在改制过程中,冷钢无一人上访、闹事。新的冷水江钢铁有限责任公司全部安置了原冷钢愿意上班的职工,并且新增了2000多个岗位安置冷钢的子弟和社会成员就业。改制后企业发展更快更好,员工的收入大幅增长,“五险一金”也全部落实到位,长远利益也有了充分的保障。
危机来袭时,引导员工审时度势操胜券。2008年8月以来,金融危机席卷全球,钢铁产品价格短期内由6000多元下跌至3100元,许多钢铁企业纷纷停炉、压产、裁员。风暴来临时冷钢也不可避免地受到了冲击。部分员工对企业的前景感到悲观,在短短一个月之内就有300多人提出辞职,企业一时陷入困境。在此当口,冷钢的管理团队总揽全局,巧妙应对,沉着运筹,以超常的智慧勇闯市场,以百倍的努力狠抓管理,降低成本,使冷钢在危机中巍然屹立,独领风骚,实现了企业增效,员工增收,国家增税。工会一方面协助企业主动采取对策,配合企业的“降价、提质、降耗、空库、限产”工作,宣传企业“不以降低员工工资来降低成本,而是以降低成本来保证员工的工资”的基本思想,要求行政对部分员工实行短期离岗培训;另一方面对员工进行形势教育,正确认识国际国内形势,把员工的思想引导到劳资双方一致应对金融危机、团结一心、共克时艰上来,凝聚力量,消除恐慌,坚定信心,面对困难。在此基础上,工会指导各单位成立合唱队,举办气势磅礴的“红歌颂”晚会,昂扬了斗志,振奋了精神。仅三个月时间,冷钢顺利化解金融危机的冲击,最终全面恢复生产,做到了“不减产、不裁员、不减薪”。金融危机中全面实现“逆势上扬”的目标!
在真情付出的温暖贴心中,充当“孵化器”作用
改制后,企业老板还会管我们的“死活”吗?还会关心我们的冷暖吗?在冷钢,许多员工是持怀疑态度的。对此,冷钢工会牢牢把握“家”的概念,让员工感受到“家”的温馨。一件件温暖贴心的实事给员工做出了最满意的答复。
将“工间餐”送到每个三班倒员工岗位上。长期以来,一线员工吃饭是个老大难问题,工间只有30分钟轮流吃饭时间。有的要匆匆忙忙赶回家吃饭,有的是家属送饭到岗位,有的甚至饿着肚子上班,离岗代岗现象时有发生。为解决这个问题,工会提出为三班倒员工免费送工间餐。得到了公司的首肯后,成立了工间餐管理委员会,每周不定期抽检饭菜卫生和口味,到员工当中了解情况、听取意见和建议。三班倒员工都能及时吃到热腾腾的工间餐,每餐有四个菜(两荤一素一汤),每餐的菜还花样翻新。除了白天供送工间餐到岗位,晚上还有面包、蛋糕、鸡蛋、包子等宵夜供送到上零点班员工的岗位。炼铁厂女工安艳丽家里到厂区来回有5公里,以前骑着摩托车上下班都觉得时间太紧张。供送工间餐后,她乐呵呵地说:“我以前吃饭,回家象赶集,吃饭象打仗,还因此搭上了胃病,现在什么都好了。”
将“生日贺卡、董事长寄语、企业文化”送到每个员工手上。“为员工祝福生日、送董事长寄语、送企业文化”活动已成为冷钢工会对员工人文关怀的一大亮点。目前已有5100多名员工收到了这份具有冷钢特色的特别生日祝福。不论刮风下雨下雪,还是节假日,工会派专人抽出时间,把生日贺卡、董事长寄语以及鲜花、祝福红包送到员工的手中,过整生日的员工还能收到生日大蛋糕。更难能可贵的是,董事长寄语都是根据每个员工的年龄、性别、岗位、爱好等不同特点来撰写的,并由董事长亲笔签名。汽运公司的姚乔明患脑溢血病休一年多。工会干部把生日祝福送到他家,他激动地说:“感谢董事长和领导们对我的关心,我一定争取早日恢复健康,重返岗位,为冷钢做贡献!”。庆祝建国60周年晚会上,董事长亲自为10月1日过生日的20名员工送上这些特别的生日祝福,炼钢厂配电工李维萍感动地说:“我进厂20多年来,第一次收到这样特别的生日祝福,还是董事长送的,心里真的好感动,好受鼓舞!我一定要拼命工作,争创一流成绩!”她满脸激动而又幸福的表情感染了台下的所有员工。
将真情关爱送到困难员工的家里。凡是员工闹情绪、家庭不和、有困难、伤病住院、红白喜事、思想疑虑等,冷钢工会总是通过谈心鼓励、发放困难补助、组织捐款等方式向员工伸出关爱之手。去年10月,双职工夫妻陈文和邹玲的家里发生火灾,党委副书记兼工会主席陈应斌及时送去5000元慰问金,工会互济会拿出1.7万元互济金,并组织员工捐款13975元支助他们度过难关。
保障变压器安全运行的主要措施 篇4
1 变压器的概念及分类
在交流电路中, 将电压升高或降低的设备叫变压器, 变压器能把任一数值的电压转变成频率相同的我们所需的电压值, 以满足电能的输送, 分配和使用要求。例如发电厂发出来的电, 电压等级较低, 必须把电压升高才能输送到较远的用电区, 用电区又必须通过降压变成适用的电压等级, 供给动力设备及日常用电设备使用。
变压器按相数分有单相和三相变压器。按用途分有电力变压器, 专用电源变压器, 调压变压器, 测量变压器 (电压互感器、电流互感器) , 小型电源变压器 (用于小功率设备) , 安全变压器, 按结构分有芯式和壳式两种。线圈有双绕组和多绕组, 自耦变压器, 按冷却方式分有油浸式和空气冷却式。
2 科学规范变压器的检查工作
2.1 常规外部检查项目
此类项目主要有变压器的油枕、充油套管、散热器、潜油泵、调压分接头油箱、大盖结合面、油阀门联通管等无渗、漏油、油位及油色正常;变压器套管外部应清洁、无破损裂纹、无放电痕迹及其它现象;变压器各部油温正常, 各散热器温度应均匀;变压器嗡嗡声的音响性质有无新的音调发生;各导线连接处无发热变色、电缆头应无漏油和外皮脱落现象;室内变压器还应检查门、轴流风机完好, 室内干净无漏水, 照明和空气温度应适宜等等。
2.2 在气候急变时的特殊检查项目
主要是指大风时, 引线应无剧烈摆动和松脱现象, 顶部、套管及汇流排应无风吹落物;雷雨后, 各部无放电痕迹, 引线连接处无水汽现象, 并抄录避雷器的雷击次数及时间;大雪天, 套管和导线连接处落雪不应立即融化和产生热气, 且无冰溜子;气温及负荷剧变时, 应检查油枕及充油套管油位, 温升及温度的变化情况等等。
2.3 上层管理人员定期外部检查项目
主要有变压器箱壳及箱沿、发热是否正常, 外壳接地线以及铁芯小套管接地线的引下线应完好;净油器及其它油保护装置的工作状况应正常;强油循环的变压器应作冷却装置两路电源自动切换试验, 以保证随时正确动作;检查储油柜集泥器内应无水份及不洁物。如有则应除去, 并用控制油门检查油位计应无堵塞现象等等。
3 落实电力变压器的防火措施
变压器防火是变压器安全运行的最为重要的方面。如变压器内部发生过载或短路, 绝缘材料或绝缘油就会因高温或电火花作用而分解, 膨胀以至气化, 使变压器内部压力急剧增加, 可能引起变压器外壳爆炸, 大量绝缘油喷出燃烧, 油流又会进一步扩大火灾危险。
我们在工作中, 主要做到变压器不能过载运行:长期过载运行, 会引起线圈发热, 使绝缘逐渐老化, 造成短路;经常检验绝缘油质:油质应定期化验, 不合格油应及时更换, 或采取其它措施;防止变压器铁芯绝缘老化损坏, 铁芯长期发热造成绝缘老化;防止因检修不慎破坏绝缘, 如果发现擦破损伤, 就及时处理;短路保护:变压器线圈或负载发生短路, 如果保护系统失灵或保护定值过大, 就可能烧毁变压器。为此要安装可靠的短路保护;通风和冷却:如果变压器线圈导线是a级绝缘, 其绝缘体以纸和棉纱为主。温度每升高8℃其绝缘寿命要减少一半左右;变压器正常温度90℃以下运行, 寿命约20年;若温度升至105℃, 则寿命为7年等等。
4 保障变压器的经济运行
变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下, 通过择优选取最佳运行方式和调整负载, 使变压器电能损失最低。换言之, 经济运行就是充分发挥变压器效能, 合理地选择运行方式, 从而降低用电单耗。所以, 变压器经济运行无需投资, 只要加强供、用电科学管理, 即可达到节电和提高功率因数的目的。
变压器经济运行不仅取决于经济运行方式, 同时更取决于变压器的制造水平。按变压器经常负载大致可以分为四种情况:一是经常处于满载或接近满载运行的变压器;二是经常处于多半载运行的变压器;三是经常处于少半载运行的变压器;四是经常处于轻载或空载运行的变压器。
5 规范操作人员的工作程序
在实际的变电运行工作中, 无论是日常操作工作还是事故异常处理, 要求运行值班员每项操作都必须正确, 为了避免误操作, 确保人身、设备安全, 变电值班员当班时应做到以下几个方面。
(1) 认真执行“交接班制度”。交、接双方在交接班前按岗位责任分工巡回检查, 当面对面现场交接。交接班过程必须严肃认真集中精神, 严禁敷行了事。必须做到五清:看清、讲清、问清、查清、点清和四交接:到位交接、图板交接、现场交接、实物交接。交班人员应向接班人员交代运行主要情况;接班人员根据巡回设备检查, 查阅记录, 听取当班人员介绍无疑问后方可签名交接。
(2) 认真做好各种记录本, 并及时填写、整理。对各种图纸和技术资料要根据设备变更情况及时修改、补充, 保持其完整并符合实际状况。要经常检查运行方式, 分析运行方式和潮流分布情况, 发现问题及时解决, 随时保持运行方式的安全可靠。
(3) 提高电力值班员的素质。要做好安全运行, 不仅在处理日常工作中表现良好, 还要具备在处理事故时的应变能力处理事故要求正确、迅速、果断。有些值班员往往不是这样, 要么就是考虑太多, 犹豫不决, 延误时机;要么就是胆量颇大, 轻率一时, 给国家财产造成损失。平时不但要学好专业理论知识, 遵循电网管理制度, 还要多积累处理事故的经验。熟能生巧, 要多学多问, 多做反事故演习和事故预想, 在处理事故时, 就会考虑多一些, 全面一些, 就会有信心。一旦考虑成熟, 处理就会果断、明了, 程序就会得当, 切不可慌张, 盲目。
(4) 事前分析, 防患于未然。每月举行一次运行综合分析会主要是对变电所运行工作状态进行分析, 摸索规律, 检查薄弱环节。从而找出问题发生的各种因素, 采取有针对性的措施, 把隐患或薄弱环节消灭在萌芽状态。防患于未然, 是提高变电所运行管理水平的良好方法。
在电力系统运行中, 每个值班员是保证电网安全运行、稳定运行和经济运行的直接执行者。在电网运行中, 任何不规范的行为, 都可能影响电网安全, 稳定运行, 甚至造成重大事故。尤其是对最为重要的电力设备变压器的维护中, 更应该严格遵守各种工作规范, 来保障安全的运行。
参考文献
[1]王德良.变压器的过电压现象及其保护措施[J].科技资讯, 2008 (7) :16～17.
[2]罗拓.影响电力变压器局部放电的因素分析及工艺措施[J].广东输电与变电技术, 2008 (2) :59～60, 63.
关于居民小区里变压器的安全问题 篇5
箱式变压器是小区里最常见的变压器，离变压器较近的业主常困扰自身的安全问题。偶是平顶山恒锐电气制造公司的技术顾问，公司主营产品就是电力变压器。首选我要说明，变压器安全隐患有三点：一是绝缘体破损产生的隐患；二是接地保护配置‘失地’；三是电磁辐射。
从制造工艺上，分析一下这三点的安全指数
一． 绝缘体破损产生的隐患
变压器制造的第一道程序就是绝缘件加工。变压器的绝缘分为内绝缘和外绝缘。内绝缘包括组绕、引线、分接处、套管处绝缘；外绝缘就是变压器外部的绝缘部分。也就是说，变压器内部构造零件本身有一成的绝缘体，外壳形成了第二层绝缘体，另外距离绝缘也属于变压器绝缘介质的一种。国家有关技术标准规定：配电变压器与四周最小距离：10千伏安一下的室内变压器与后壁、侧壁间距不小于0.6米，与门之间不小于0.8米；10千伏安以下的室外变压器外廓与四周不小于0.8米；两台变压器之间不小于1.5米。控制好这三种介质，变压器是绝对绝缘的，对人和物都不存在安全隐患。我们恒锐变压器生产，都是按照国标生产的，每台变压器都会实验后出厂。
二． 变压器的接地保护配置‘失地’保护不可靠 变压器主变一般用哪个分接地运行，不接地点对外部故障也有后备保护设置，一般采用零序互跳保护或中性点间隙保护。看到这儿，你可能会认为，这些后备保护都是保护变压器零件的和人身安全没关系。绝缘体也是受保护的一方，这些都是防止非有效接地系统中零序电压升高对变压器绝缘造成的危害，另外还具备避雷功用。忽然停电时，不要发脾气哦，可能是变压器的保护配置起作用了。
三． 电磁辐射
稳压器安全阀 篇6
管脚排列与功能
MAX8530的两种封装及管脚排列如图1所示，各管脚功能如表2所示。QFN封装用后缀EBT表示；UCSP封装用后缀ETT表示。
典型应用电路
MAX8530的典型应用电路如图2所示。这是一个向基带μP供电的电路。OUT1及OUT2的输出电压与型号的后缀有关，如表1所示。
输入电容器CIN取2.2μF，两个输出电容分别为2.2μF(OUT1)及1μF(OUT2)，这三个电容器都采用贴片式多层陶瓷电容器。MAX8530的RESET直接与基带μP的RESET接口。当OUT1的电压降到正常电压87%以下时，MAX8530的RESET输出低电平，使基带μP复位。上拉电阻可取10～100kΩ。
变压器运行的安全与继电保护 篇7
常见的变压器在使用的过程中主要会出现内部和外部两种故障, 内部故障通常就是指在油箱的位置发生的各种故障, 在对这些问题进行处理的过程中, 通常会选择使用瓦斯和差动保护装置对发生故障的变压器进行切断。外部故障就是指在油箱的外部发生的各种故障, 通常来说, 外部故障和内部故障解决的方法并没有非常大的差异, 在这样的情况下对变压器故障和继电保护进行研究有着十分重要的意义。
2 变压器相间后备保护的配置和整定
由于变压器的接地相关系数和其自身能够承受的负荷值之间没有明确的相关关系, 因此对保护延时的设定不需要很长, 一般2秒钟就够了, 而变压器的定值问题也是一个需要重点考虑的问题。
2.1 500k V的变压器保护。
500k V的变压器保护和220k V的变压器存在着一定的差异, 它在运行的过程中主要是以校验和故障的检测作为重要的前提条件和基础, 从另一个角度上来说, 变压器的阻抗功能在这一过程中发挥了十分重要的作用, 同时这一过程中, 延时保护也起到了十分积极的作用, 但是如果延时的时长不超过2s, 同时短路现象产生的原因是非金属性的原因, 这个时候, 阻抗功能就不能得以充分的发挥, 甚至还会出现完全失灵的后果, 而如果延时的时长已经超过了2s, 不管是金属性的还是非金属性的都不会对其正常的运行造成非常大的障碍, 但是在实际运行的过程中, 如果实际电流无法达到设计的电流值, 保护动作的作用将会被大大的减弱。相反这个时候会有动作值非常小的电压发挥过流保护的作用, 设计失灵的问题在这一过程中就会有更加明显的展现, 对其正常的使用会产生非常大的负面影响, 因此需要加强对电压值进行控制, 防止危险的发生。
对变压器低压的一侧来说, 通常采用的是三角形的接线处理技术, 这种接线技术在实际的应用中也容易出现一些比较严重的问题, 也就是说, 低压侧如果发生了短路的现象, 其阻抗作用无法对低压侧形成有效的保护, 这对设备的稳定和安全运行是十分不利的, 同时电压的保护装置也通过相应的路径通过了保护装置, 相当于对它进行了有效的隔离, 这在一定程度上降低了故障发生的概率, 但是长期使用这种方式也有一些弊端, 如果运行过程中有一个环节出现了问题, 就会使得整个系统在使用的过程中都出现非常严重的问题, 产生这种现象的根本原因是其阻抗无法实现其作用, 而要实现更好的保护效果, 就要重视对输入和输出环节的有效控制, 这样才能保证装置和设备的正常运行。另外, 单项式的500k V以下的电路在运行的时候, 变压器必须要压在一侧的装置上, 同时还要设置套管, 这样才能更好的保证其实际的阻抗效果。该套管在应用的过程中还必须是以一个测量工具的形式出现的, 能够更加有效的测量出变压器低压端的实际情况。但是在实际的运行中对保护装置的布置还要慎重的考量, 同时还要充分的保证设备的稳定性和灵敏度, 这样才能更好的使其安全运行, 所以最好将过流的时间控制在1s之内。
2.2 220k V联络变压器的保护。
对变压器的底端部位而言, 过流保护装置并没有包含低压的侧母线, 而是主母线的一个保护, 这就对主变开关的安全性十分的不利。因此, 要在主变开关和TA之间设置一个防止发生故障以及发生意外的一个保护装置, 最常见的就是靠后备切除功能, 以进行保护切除技术处理。而且这个装置从技术角度来讲, 也是对系统出线设备的一个保护。但是实际中经常会出现一些开关跳闸的情况, 究其原因, 是由于低压部分的过压电流的切除故障时间较短, 一般只在2s左右, 这么短的时间内是不能够完成对低电压部分的一个切割处理的。而且由于使用的增多和技术条件的进步, 对这个时间的要求逐渐提高, 不仅仅是2s, 就是1s都会对经济效益产生很大的影响。因此, 要将其压缩到更短的时间。而且, 一般多采用低压侧是否有电流的流出作为定值调整的可行性判断标准。一般而言, 现在的技术能够达到在1.5s左右完成对其的切割, 可是这堆主流的低压侧的保护装置的要求就会更高, 在现阶段的技术条件下是无法完成契合的。因此, 由于这个技术的配套设施不够, 容易导致其与出现后备设施之间存在不协调的后果, 于是会出现越级跳闸这种情况, 甚至对系统的安全性造成很大的危害。基于这一背景, 笔者认为应当进一步调整与出线系统相协调的保护定值, 并由此出发以使得保护的选择性和有效性得到实质上的提高。这就要求系统在设计的时候必须要以间利益和跳压变器作为目标。与低侧不同的是, 在变压器的高侧要将主电源的保护装置视为对低压故障的保护装置, 明确点说, 是后备保护装置, 是一个避免故障导致进一步的安全事故的装置。这个装置是在高压的时候就能够自动采取切除技术的一个装置。并在其时延设定的值内保证系统的正常运作和避免了危险的发生。
2.3 220k V及以下仅高压侧有电源的变压器保护。
如果在设计和布置的过程中完全不考虑安全性和切割过程中所面临的技术难度, 仅仅看变压器短路现象对变压器运行质量的影响, 对于变压器的低压侧装置的设置要和设计电压的低压侧之间保持一致, 这样才能保证装置的正常运行。
变压器中压侧部分应该考虑实际的情况, 即增加一段为防止短路现象造成不良后果的装置以起到保护作用, 或者是避免和出线部分的母侧电路之间存在过多的连接, 因为这种情况是不安全的也是不稳定的, 会对系统的使用带来很大的不便。
在高压侧要设置一个符合系统运行的后备保护装置, 这样才能更好的避免用电过程中出现非常明显的不安全因素, 从而使其在运行的过程中出现安全隐患, 同时还应该注意在实际的工作中还要设置一些能够保证系统安全运行的装置, 这样才能更好的防止一些外部因素的干扰。
3 相关的几点建议
3.1 变压器作为电力系统中的重要电气设备, 设计、制造及运行各环节都应注意其安全性。其动、热稳定性的设计应充分考虑变压器是否并列运行, 并列运行的台数, 几侧有电源及电网中性点接地方式等要求。
3.2 为了确保变压器运行中承受故障的热稳定性, 制造厂应提供变压器绕组流过故障电流大小与允许时间的关系曲线, 类似于发电机允许承受负序的A值要求。
3.3 变压器保护的配置与整定时, 应根据制造厂提供的变压器绕组流过故障电流大小与允许时间的关系曲线配置与之相适应的保护。
结束语
继电保护建立和使用的过程中, 需要对重要的环节予以高度的重视, 在设计环节一定要保证用电的安全性, 同时还不能因为高压或者低压系统延迟而放弃了这一重要的原则, 继电保护装置是保证系统可以安全运行的一个十分重要的条件, 所以, 若要变电器运行的质量, 就必须要提高继电保护的水平。
参考文献
[1]巫聪云.浅谈220k V变电站变压器运行与继电保护[J].技术与市场, 2011 (11) .
变压器的安全运行及安装技术研究 篇8
1 变压器的原理及性能
变压器原理是电磁感应技术, 变压器有两个分别独立的且共用一个铁芯的线圈。分别叫作变压器的次级线圈和初级线圈。变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件, 当初级线圈中通有交流电流时, 铁芯 (或磁芯) 中便产生交流磁通, 使次级线圈中感应出电压 (或电流) 。在发电机中, 不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈, 均能在线圈中感应电势, 此两种情况, 磁通的值均不变, 但与线圈相交链的磁通数量却有变动, 这是互感应的原理。
变压器是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理, 将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设备。升压变压器能够将高端电压提升到数万伏, 使输电线路上的能量有所减少, 在不增加导线截面的前提下对远距离进行输送。而降压变压器能够是高电压降低到用电设备可以使用的电压, 使输电线路的高电压分别降低成各种低电压, 来满足各种用电负荷的要求。
2 变压器的安装技术
变压器入场前, 必须对施工现场实施夯实和平整, 将卸车的平台和拖运轨道布置妥当。反复对变压器进行检查, 尤其在变压器拖运至安装点之前。确认卸车方向, 对变压器的高低压侧方向进行核对。在其他工作开始之前必须将变压器就位, 并且正确接地。也可以使用汽车直吊完成安装变压器的就位工作, 或者使用道木塔来搭建一个临时轨道, 使用吊链将其吊到临时的轨道上, 再拉入室内计划的位置。在方位和距墙尺寸合适的情况下再定位变压器, 允许其误差波动在25mm左右, 只有横向墙距不少于800mm、且距门大于1000mm的情况下, 这时变压器才能实现纵向按轨道就位。在安装变压器台架的过程中, 变压器安装在双杆上, 两杆的跟开距离为2m。配电变压器台架可以使用二条槽钢 (一般采用10-12号的槽钢) 在两电杆上固定, 而且台架与地面之间的高度必须高于2500mm, 台架的平面坡度小于1/100, 与此同时在变压器上悬挂警告牌和装置防尘罩。跌落式熔断器应安装在变压器的高低压侧上方, 并且保证地面与熔断器底部之间的垂直距离高于4.5m, 每个熔断器之间的水平距离必须大于0.5m, 保持垂直线与跌落式熔断器的轴线之间的角度成15至30度之间, 这样容易使熔丝熔断之后的熔丝管安全掉落, 更有利于操作。但低压侧熔断器的底部与地面之间的垂直距离必须大于3.5m。“保证配电变压器内部的高低压出线套管发生短路时迅速熔断”的原则是用来限制跌落式熔断器熔丝的熔断时间不能大于0.1s。其规定具体为:容量低于100KVA的情况下, 高压侧熔丝额定电流在变压器容量电流的1.5~2倍之间徘徊, 因此就可以按照低压侧额定电流来选择变压器低压侧熔丝。为了防止击雷和雷电波对变压器造成危害, 就必须做好防雷设施, 例如:加设避雷器, 如果安装的是高压避雷器就必须安装在靠近变压器与熔断器之间, 这样万一出现故障时方便维修;这里需要注意的一点是, 高压避雷器的安装必须垂直于地面, 将底部在角钢横担上固定。10KV配电变压器因为其接地电阻过大, 距离规定值还差很远, 因此在雷雨天气特别容易遭受雷击, 还有可能在接地电阻上出现电压降, 导致变压器烧毁。由此看来接地装置的接地电阻的设置必须与规定值相符。对于10KV配电变压器, 容量在100KVA以下, 接地电阻必须小于10欧;要是遇到容量比较大的, 例如大于100KVA变压器就要使接地电阻小于4欧。水平接地体与垂直接地体两部分组成接地装置, 水平接地体通常采用长度6m的40*4mm的扁钢, 对于垂直地体就可以采用3根 (一般根据现场土壤电阻率的实际情况决定接地体使用的根数) 2m长的L50*50*5mm的角钢分别与水平接地体焊接。在完成接地装置安装之后, 一定不能忘记测试接地电阻并确定是否符合相关要求。
3 变压器的安全运行及注意事项
(1) 变压器的试运行之前也必须由质量监督部门做全面的检测, 只有确认符合试运行条件之后, 才能够投入运行。
(2) 变压器试运行就是在做好所有上述工作之后才能够进行, 一般运行过程就是为变压器做5次冲击试验, 空载运行时间要高于24h, 因为其与变压器容量有一定的关系。变压器在加负荷之前必须完成空载运行时间。
(3) 日常运行过程检查。 (1) 检查油枕及充油套管内油位、油色是否正常。 (2) 检查变压器上层油温。一般油浸自冷变压器上层油温应在85℃以下, 强油风冷和强油水冷变压器应在75℃以下。同时, 还要监视变压器的温升不超过规定值。 (3) 检查变压器的响声。变压器正常运行时, 一般有均匀的嗡嗡电磁声, 如内部有劈啪的放电声则可能是绕组绝缘有击穿现象。如出现不均匀的电磁声, 可能是铁芯的穿心螺栓或螺母有松动。出现异常情况并无法处理时要向有关部门及时报告。 (4) 检查变压器的套管应清洁、无破损裂纹及放电痕迹。 (5) 检查冷却装置的运行情况是否正常。 (6) 检查变压器的呼吸器是否畅通, 硅胶不应吸潮至饱和状态。 (7) 检查防爆管上的防爆膜是否完整无破损。 (8) 变压器主、附设备用不漏油、渗油。 (9) 外壳及铁芯一点接地是否良好。 (10) 检查瓦斯继电器内是否充满油, 无气体存在。⑾引线、接头有无松动、过热;⑿负荷及有载调压装置运行是否正常, 分接开关位置是否符合电压的要求;⒀事故排油内有无杂物。
4 结语
综上所述, 对10KV变压器安装工序产生影响因素很多, 因此应该对每一道工序进行严格把控。在具体的安装过程中, 应该根据安装现场的施工环境或者变压器型号等的影响因素, 严格控制变压器的安装工艺以提高其安装质量, 确保安全稳定高效运行。
参考文献
[1]赖杰.仁宗海水电站变压器安装施工的全程回顾及方法探讨[J].科技传播, 2013 (22) .
[2]王家章.大型电力变压器安装过程中常见问题的处理方法[J].广东科技, 2010 (08) .
稳压器安全阀 篇9
电力变压器的故障分为内部和外部两种故障。内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障, 主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器;外部故障指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障, 一般情况下由差动保护动作切除变压器。速动保护 (瓦斯和差动) 无延时动作切除故障变压器, 变压器在运行中, 由于内部故障, 有时候我们无法及时辨别和采取措施, 容易引起一些事故, 采取瓦斯继电器保护后, 一定程度上避免了类似事件的发生。现将瓦斯继电器动作后如何收集气体判别故障以及轻、重瓦斯保护动作的原因进行简述。
一、瓦斯保护
1. 变压器瓦斯保护的范围
瓦斯保护的范围是变压器内部多相短路;匝间短路, 匝间与铁心或外皮短路;铁心故障 (发热烧损) ;油面下降或漏油;分接开关接触不良或导线焊接不良。瓦斯保护的优点是不仅能反映变压器油箱内部的各种故障, 而且还能反映差动保护所不能反映的不严重的匝间短路和铁心故障。此外, 当变压器内部进入空气时也有所反映。因此, 是灵敏度高、结构简单、动作迅速的一种保护。其缺点是不能反映变压器外部故障 (套管和引出线) , 因此瓦斯保护不能作为变压器各种故障的唯一保护。瓦斯保护抵抗外界干扰的性能较差, 例如剧烈的震动就容易误动作。如果在安装瓦斯继电器时未能很好地解决防油问题或瓦斯继电器不能很好地防水, 就有可能漏油腐蚀电缆绝缘或继电器进水而造成误动作。
2. 瓦斯继电器的动作原理
当变压器出现内部故障时, 产生的气体将聚集在瓦斯继电器的上部, 使油面降低。当油面降低到一定程度后, 上浮筒便下沉, 使水银接点接通, 发出信号。如果是严重故障, 油流会冲击挡板, 使之偏转, 并带动挡板后的连动杆向上转动, 挑动与水银接点卡环相连的连动环, 使水银接点分别向与油流垂直的两侧转动, 两水银接点同时接通, 使开关跳闸或发出信号。
常用的瓦斯继电器有两种:一是浮子式;二是挡板式。挡板式瓦斯继电器是将浮子式的下浮子改为挡板结构。两者的区别是, 挡板式的挡板结构不随油面下降而动作, 而是在油的流速达到0.6～1.0m/s时才动作, 所以挡板式瓦斯继电器遇到油面下降或严重缺油时, 不会造成重瓦斯误动跳闸。
3. 瓦斯继电器收集气体判别故障
瓦斯继电器动作后, 如果不能明确判别是不是变压器内部故障所致, 就应立即收集瓦斯继电器内聚积的气体, 通过鉴别气体的性质, 做进一步判别。一般将专用玻璃瓶倒置, 使瓶口靠近瓦斯继电器的放气阀来收集气体。如果收集到的气体无色无味, 且不能点燃, 说明瓦斯继电器动作是油内排出空气所致。如果收集到的气体为黄色, 且不易点燃, 说明变压器的木质部分出现了故障;如果所收集的气体为淡黄色并带强烈臭味, 又可燃烧, 则表明是纸质部分故障;如果气体为灰色或黑色易燃气体, 则为绝缘油故障。判别气体是否可燃时, 对室外变压器可直接打开瓦斯继电器的放气阀, 点燃从放气阀排出的气体, 若为可燃气体, 沿气流方向将看到明亮的火焰。试验时应注意, 为了确保安全, 在油开始外溢前必须及时关闭放气阀。从室内变压器收集的气体, 应置于安全地点进行点燃试验。判别气体有颜色时动作必须迅速, 否则颜色很快就会消失, 从而得不到正确结果。
4. 轻、重瓦斯保护动作的原因
(1) 轻瓦斯保护动作的原因:变压器的轻瓦斯保护动作, 一般作用于信号, 以表示变压器运行异常, 其原因主要是在变压器的加油、滤油、换油或换硅胶过程中有空气进入油箱。由于温度下降或漏油, 油面降低。油箱的轻微故障, 产生少量气体。轻瓦斯回路发生接地、绝缘损坏等故障处理的原则是停止音响信号。检查变压器的温度、音响、油面及电压、电流指示情况。通过第一项检查, 如未发现异常, 应收集继电器顶部气体进行故障判别。如果收集的气体为空气, 值班人员将继电器内的气体排出, 变压器可继续运行;如果为可燃气体, 且动作频繁, 则应先汇报领导, 按命令处理。如果无气体, 变压器也无异常, 则可能是二次回路存在故障, 值班人员应将重瓦斯由掉闸改投信号, 并将情况报告有关负责人, 待命处理。
(2) 重瓦斯保护动作的原因:变压器的重瓦斯保护动作掉闸的原因是变压器内部发生严重故障, 回路有故障, 近区穿越性短路故障。处理的原则是对变压器上层油温、外部特征、防爆喷油和各侧开关掉闸情况、停电范围等进行检查, 如有备用变压器, 应立即投入, 并报告有关领导。收集气体判别故障:如果是内部故障, 则不得试送电, 应按规定拉开各侧开关, 并采取安全措施, 等待抢修。如果气体不可燃, 而且表计无摆动, 则可考虑试送电。如果瓦斯继电器内无气体, 外部也无异常, 则可能是瓦斯继电器二次回路存在故障, 但在未证实变压器良好以前, 不得试送电。
但有时瓦斯继电器会发生误动作, 因此应采取一定的反事故措施:将瓦斯继电器的下浮筒式改为挡板式, 触点改为立式。这样可以提高重瓦斯动作的可靠性。瓦斯继电器引出线应采用耐油绝缘线。瓦斯继电器的引出线和通往室内的二次电缆应经过接线箱。在箱内端子排的两侧, 引线应接在下面, 电缆应接在上面, 以防电缆绝缘被油侵蚀;引线排列应使重瓦斯跳闸端子与正极隔开。处理假油位时, 注意防止瓦斯继电器误动。瓦斯继电器的端盖部分及电缆接线端子箱应有防雨措施。对新投入的瓦斯继电器的浮筒应作密封试验, 在其运行中应进行定期试验。如果使用塑料电缆, 应注意检查是否有被老鼠、白蚂蚁咬坏等情况。
二、差动保护
差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时, 一直用于变压器做主保护, 其运行情况直接关系到变压器的安危。怎样才知道差动保护的运行情况呢?怎样才知道差动保护的整定、接线正确呢?唯有用负荷电流检验。但检验时要测哪些量?测得的数据又怎样分析、判断呢?下面就针对这些问题做些讨论。
1. 变压器差动保护的简要原理
差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的, 当变压器正常工作或区外故障时, 将其看作理想变压器, 则流入变压器的电流和流出电流 (折算后的电流) 相等, 差动继电器不动作。当变压器内部故障时, 两侧 (或三侧) 向故障点提供短路电流, 差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流, 差动继电器动作。
2. 变压器差动保护带负荷测试的重要性
变压器差动保护原理简单, 但实现方式复杂, 加上各种差动保护在实现方式细节上的各不相同, 更增加了其在具体使用中的复杂性, 使人为出错机率增大, 正确动作率降低。所以为了防患于未然, 就必需在变压器差动保护投运时进行带负荷测试。
3. 变压器差动保护带负荷测试内容
要排除设计、安装、整定过程中的疏漏 (如线接错、极性弄反、平衡系数算错等等) , 就要收集充足、完备的测试数据。带负荷测试对变压器差动保护的安全运行起着至关重要的作用, 对其我们要有足够的重视。带负荷测试前, 要深入了解变压器差动保护原理、实现方式和定值意义, 熟悉现场接线;带负荷测试中, 要按照带负荷测试内容, 认真、仔细、全面收集数据;带负荷测试后, 要对照上述分析方法, 逐一检查、逐一判断。只要切实做到了这几点, 变压器差动保护就万无一失了。
结论
(1) 变压器作为电力系统中的重要电气设备, 设计、制造及运行各环节都应注意其安全性。其动、热稳定性的设计应充分考虑变压器是否并列运行, 并列运行的台数, 几侧有电源及电网中性点接地方式等要求。
(2) 为了确保变压器运行中承受故障的热稳定性, 制造厂应提供变压器绕组流过故障电流大小与允许时间的关系曲线, 类似于发电机允许承受负序的A值要求。
(3) 变压器保护的配置与整定时, 应根据制造厂提供的变压器绕组流过故障电流大小与允许时间的关系曲线配置与之相适应的保护。
(4) 变压器差动保护的范围应包括低压侧开关。
(5) 变压器保护实现微机化, 可以有较多的过流保护段, 使各侧的过流保护能有相对较快的延时段跳变压器各侧开关, 特别是中、低压侧保护跳变压器各侧开关的保护段有利于变压器尽快脱离故障点。
摘要：本文通过分析电力变压器在其运行中可能承受的故障, 介绍了差动保护和瓦斯保护的原理、应用及校验等, 并提出了变压器保护定值整定应考虑的相关问题, 对其相间故障后备保护应具备的能力提出了看法。
关键词：瓦斯继电器,瓦斯保护,差动保护
参考文献
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稳压器安全阀 篇10
关键词：变压器,热点温度,并列运行,过负荷,寿命评估
0 引言
在当前激烈的电力能源市场环境下, 提高电力设备运行的经济性成为节约电能、缓解电力需求紧张的一种重要手段。变压器作为重要电力设备之一, 在变压和传递电功率的过程中, 会不可避免地产生有功功率损失和无功功率消耗。提高电力变压器运行的经济性和可靠性, 对降低电网运行成本和保障电网的安全可靠运行都具有十分重要的意义[1]。
变压器经济运行是在保证变压器安全运行和对用户供电量的基础上, 通过择优选取变压器的最佳运行方式、优化调整负荷分配以及改善变压器运行条件等技术措施, 来增强变压器输送能力, 降低变压器电能损耗。近年来, 国内外对并列变压器的经济运行展开了大量研究。如文献[2]综合考虑了变压器有功损耗和使用寿命, 提出双时段控制法, 将日负荷曲线分为2个时间段来调整运行方式。文献[3]根据次日的负荷预测值, 以变压器设备动作次数最少为约束, 提出了时段控制法。这些传统研究多以并列变压器的负荷变化规律和损耗特性为依据, 忽略了在此运行方式下变压器可能存在的过负荷运行及可能导致的安全问题。当变压器过负荷运行时, 导体发热加剧, 绕组和绝缘油的温度剧增, 若绕组的热点温度超过指定值, 将危及变压器的正常运行。针对变压器在过负荷条件下因温度带来的安全隐患及寿命损失问题, 本文提出了一种新型变压器并列运行策略, 在变压器损耗及负荷特性基础上, 综合考虑热点温度随环境温度及负荷的变化规律, 采用二分搜索法获得最佳的运行方式切换时间, 能够有效提高变压器运行的经济性, 并同时保证了安全性。
1 变压器经济运行方式分析
在传输功率过程中, 变压器自身产生的功率损耗主要分为空载损耗 (铁损) 和负载损耗 (铜损) 。每台变压器的电气特性不同, 其负荷-损耗特性曲线也不同。当多台变压器并列运行时, 需要分别计算每台变压器的综合功率损耗ΔPz, 一般可通过式 (1) 求得:
其中, P0z为综合空载损耗, P0z=P0+KQQ0, P0、Q0分别为空载有功、无功损耗, KQ为无功经济当量;Pkz为额定负载综合损耗, Pkz=Pk+KQQk, Pk、Qk为额定负载有功、无功损耗;β为负载系数, β=S/SN, S为变压器负荷容量, SN为变压器额定容量。忽略无功产生的影响, 式 (1) 可简化为ΔPz=P0+β2Pk。
当2台三绕组变压器A、B并列运行时:设SA
若变压器A、B的3个绕组额定容量均相同, 即SN1A=SN2A=SN3A=SNA, SN1B=SN2B=SN3B=SNB, 则有:
其中, Pk1x、Pk2x、Pk3x分别为高、中、低压侧的短路损耗。
则变压器A、B总损耗为:
以负载系数β为自变量, 分别作出变压器A独立运行、变压器B独立运行及变压器A、B并列运行的综合功率损耗曲线如图1所示 (为方便比较不同容量的变压器, 已将负载系数变换为负载容量) 。以功率损耗最小为约束条件, 可以得到SA-B为A独立运行切换为B独立运行的临界点, SA-AB为A独立运行切换为A、B并列运行的临界点, SB-AB为B独立运行切换为A、B并列运行的临界点, 即有:0
1-变压器A、B并列运行, 2-变压器A独立运行3-变压器B独立运行
3个临界点的解析解为分别如式 (4) — (6) 所示。
其中, 中压侧总负载系数C=CA2+CB2。
由式 (4) 可见, 当[Pk1B+C2Pk2B+ (1-C) 2Pk3B]/S2NB较接近[Pk1A+C2Pk2A+ (1-C) 2Pk3A]/S2NA时, SA-B取值将会很大, 甚至有可能超过A的额定容量SNA。同样, 式 (5) 中SB-AB取值也有可能超过B的额定容量SNB。若依此制定运行方式切换策略, 变压器将过负荷运行, 该过程中若不考虑热点温度限制, 将会影响变压器寿命, 严重时会产生重大安全隐患。
2 变压器热点温度计算原理及方法
变压器内温度情况是变压器运行的重要参数, 能直接反映变压器的运行状况。GB/T15164—1994《油浸式电力变压器负载导则》中指出:绕组最热区域内达到的温度, 是变压器负载值的最主要限制因素, 故应尽一切努力来准确地确定这一温度值[4]。IEEE C57.91将变压器正常运行时变压器内的最高温度值定义为绕组热点温度[5]。由于变压器绕组热点温度难以直接测量, 目前变压器在线监测大多以可直接测量的顶层油温作为监测参数。顶层油温虽有一定的参考意义, 但不能完全准确地反映出变压器运行状况, 而且对于大容量变压器, 其顶层油温也明显滞后于绕组油温[6]。因此, 国内外极为重视绕组热点温度的估算, 并以此对过负荷运行进行了大量研究。英国和美国给出了基于工业标准和经验的变压器过负荷运行实际导则[7,8];芬兰赫尔辛基大学和美国一些机构利用经济模型对变压器超铭牌额定值运行进行了成本效益分析[9,10];重庆大学提出了改进的顶层油温模型和绕组热点温度预测模型, 及基于底层油温的热点温度估计方法和热点温度热路模型方法[11,12,13,14];华南理工大学提出了计及风险收益的变压器更新综合经济效益模型[15];浙江大学通过大型电力变压器温升数据, 按照过载能力核算模型, 推算出在不同环境温度和起始负荷条件下, 变压器允许的过负荷运行时间[16,17,18]。
国标GB/T1094.7—2008[19]对热点温度的估算给出了明确的解释。根据变压器热传递过程提出如下特征量:顶层油温升、底层油温升、绕组平均温升、热点温升、环境温度。并在以下3个合理假设基础上, 将变压器内的温度分布用图2表示。
a.对不同的冷却方式, 均认为油箱内的油温从底部到顶部是线性增加;
b.在绕组任何位置处, 绕组导线的温升从下到上呈线性增加, 在图2中该温升直线平行于油的温升直线;
c.考虑到杂散损耗、各局部油流的差别和导线上可能附着的纸层, 热点温升比b中所述的绕组顶部导线的温升高。
由变压器温度分布可得绕组热点温度θh:
其中, θa为环境温度;Δθo为顶层油温升, 即顶层油温度对环境温度的梯度;Δθh为热点温升, 即热点温度对顶层油温的梯度。
根据负载电流和环境温度, GB/T1094.7提供了指数方程法和微分方程法2种方法来描述热点温度。指数方程解法仅适用于负载按阶跃函数变化的情况, 要求负载变化间隔时间要大于油温稳定时间, 不能应用于负载快速变化的变压器实际运行工况;微分方程法则适用于任意时变的负载系数, 对负载曲线没有任何限制, 特别适用于在线监测应用。因此本文主要采用微分方程法。用于描述顶层油温度的微分方程为:
热点温升的微分方程是2个微分方程之和:
Δθh1、Δθh2分别由式 (10) 和式 (11) 表示, 将两式代入式 (9) , 即可得到热点温升。
常数k11、k21、k22是变压器的特性参数, τw为绕组时间常数 (min) , τo为平均油时间常数 (min) , m为油指数, y为绕组指数, 用以上7个热特性参数来体现不同变压器的绕组结构和散热结构。Δθor为额定损耗下的顶层油温升, Δθhr为额定电流下热点对顶层油温升, R为变压器的负载损耗和空载损耗的比值, 这3个参数一般由变压器出厂试验测得。
由式 (8) — (11) , 在已知环境温度θa、7个热特性参数及Δθor、Δθhr和R前提下, 即可通过差分法[19]求得顶层油温度θo和热点温升Δθh。则热点温度为:
同时, GB/T1094.7中给出了相对老化率V的计算方法 (考虑到和IEEE标准一致, 这里采用热改性纸材料的方法, 热点温度限值θm取110℃) :
则由热效应引起的寿命损失为:
3 考虑热点温度的变压器并列运行策略
若运行策略完全根据实际负荷变化, 在经过临界点时频繁地切换变压器运行方式, 将会反复冲击变压器及开关, 影响其使用寿命。为兼顾经济性和可靠性, 可采用如下的双时段控制策略[2]。
a.将一天按照负荷大小分为高峰负荷时段和低谷负荷时段。
b.将负荷经济性好的变压器定为主变压器, 在低谷负荷时段采用主变独立运行方式, 在高峰负荷时段采用主、备变并列运行方式。
c.高峰、低谷负荷的切换时间点应综合考虑经济运行临界点 (式 (4) — (6) ) 及热点温度 (式 (12) ) 。若θh始终小于θm, 则可根据式 (4) — (6) 直接计算切换临界点;若θh>θm, 则将θh>θm的连续时段定为高峰负荷时段, 其余时段为低谷负荷时段, 同时满足一天内投切一次的约束。
设ta是主变独立运行转为并列运行时刻, tb是并列运行转为独立运行时刻, 则有:
切换示意图如图3所示。
此外, 由于主变独立运行的经济性要优于主、备变并列运行方式, 因而高峰负荷时段应越短越好。考虑到热点温度变化相对负荷变化具有一定的滞后性[20,21], 通过主变独立运行得到的温度曲线来得到切换时间的方法并不能获得最优切换时间。特别在负荷由高峰转低谷, 即并列运行转换为主变独立运行时, 负荷将全部由主变承担, 负荷突然加大, 而主变的热点温度由于滞后性不会随之突然增大, 而将逐渐上升。此后主变负荷随时间呈逐步下降趋势, 热点温度将在某个时刻tb′达到某极大值, 此处由于热点温度滞后性可得tb′>tb, 且此极大值要小于θm, 这为进一步提高经济性留出了优化空间。因而可考虑进一步缩短高峰负荷时段, 将高峰转低谷切换时刻提前, 如能在图3中的时刻tc (tc
a.令f (t) =θh (t) -θm, 设定初始搜索区间[a, b], 其中a=ta+ξ, b=tb, 精确度ξ为工程上采样时间最小间隔, 有f (a) f (b) <0。
b.计算搜索区间[a, b]的中点tc。
c.若f (tc) =0, 则tc为所求临界点;若f (a) f (tc) <0, 则令b=tc;若f (b) f (c) <0, 则令a=tc。
d.判断是否达到精确度ξ, 即若, 则得到tc的近似值a或b, 否则重复步骤a—d。
4 算例
华东某变电站有2台110 k V/35 k V/10 k V三绕组变压器可并列运行, 其35 k V侧和10 k V侧负荷分配系数分别为C2=0.5、C3=0.5。变压器A为备用变, 型号为SZ9-20000/110;变压器B为主变, 型号为SZ9-31500/110。变压器参数如表1所示。
某年夏天7月份其24 h内的负荷统计数据 (以一次侧为准) 如图4所示, 最高负荷Sm=35.754 MV·A。由图中可以看出, 该变电站负荷主要为工业性负荷, 在每天上、下午分别呈现2个明显的负荷高峰。
根据式 (4) — (6) 可得, SA-B=7.102 MV·A, SA-AB=14.530 MV·A, SB-AB=37.483 MV·A, 如图5所示。即负荷小于7.102 MV·A时, 变压器A独立运行;负荷在7.102~37.483 MV·A时, 变压器B独立运行;负荷大于37.483 MV·A时, 变压器应A、B并列运行;变压器B额定负荷为31.5 MV·A, 有SNB
7月份某24 h气温数据如图6所示, 最高气温达38.6℃, 出现在中午12:00。根据GB/T1094.7中的表4, 采用自然冷却 (ONAN) 方式的中型变压器可选以下热特性参数:k11=0.5, k21=2, k22=2;τw=10 min, τo=210 min;R=6, x=0.8, y=1.3;温度限值θm取为110℃。当变压器B独立运行时, 得到24 h温度统计曲线如图7所示。其最高温度可达121.6℃, 超过了θm, 若长期运行将会影响变压器寿命及安全。取最高温度曲线与θm的交点, 结合双时段控制策略, 可以得到从B独立运行转A、B并列运行的临界时间为08:00, A、B并列转B独立运行的临界时间为16:45, 并且由二分搜索法得到调整后的最优切换时间为14:45, 如图8所示。
采用传统经济运行方式与考虑温升后的寿命损失和有功能量损耗 (24 h内) 见表2。可以看出, 考虑温升后, 有功能量损耗比考虑温升前仅增加了40 k W·h (1.5%) , 而寿命损失减少到136 min, 为传统方式的12.9%, 能够有效延长变压器寿命, 提高了系统安全性和可靠性。
5 结论
为提高变压器运行的经济性和安全性, 本文给出了一种确保变压器安全的并列变压器过负荷运行策略。根据实际运行负荷的变化规律, 将日负荷曲线分为高峰和低谷2个典型时间段。在高峰时段, 除考虑经济运行的功率损耗最小约束外, 兼顾变压器热点温度因素, 以获得经济运行方式及并列切换时间。经过研究, 可以得到以下结论。
a.根据综合功率损耗法来确定运行方式的传统方法, 所得到的临界负荷值可能会超过变压器额定负荷, 当变压器的热点温度超过指定值将会影响变压器寿命。
b.本文提出的策略综合考虑了变压器损耗特性和温升限制。通过环境温度和负荷曲线, 采用微分方程法估算各时刻热点温度。由于热点温度变化相对负荷变化有一定的滞后性, 提出采用二分搜索法得到最优的切换时间。
稳压器安全阀 篇11
关键词：低压差线性稳压器；输出可调；静态电流；稳定性；线性和负载调整
中图分类号：TN401文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21684-02
Design of an Adjustable,Low Voltage,High Stability Low Dropout Regulator
MIAO Ying,LIU Zhang-fa,JIANG Ming-fang
(School of Electronics and Information Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)
Abstract:This paper presents the design of a low voltage,high stability,low dropout (LDO) regulator with six different output voltages (1.0V, 1.2V, 1.4V, 1.6V, 1.8V or 2.0V). The basic function of an LDO is to optimize the battery life of portable devices and to provide a constant output voltage to drive small sub-circuits. The proposed LDO was designed using 0.35μm CMOS mixed-signal process of CSMC. The simulation result shows that the line and load regulation are only 0.7mV and 5mV, respectively. The dropout voltage is only 170mV at 90mA output current when output voltage is 1.8V.
Key words:low dropout voltage linear regulator; output adjustable; Quiescent current; line and load regulation.
1 引言
DC/DC变换器已广泛应用于各种移动电子系统中，如移动通信终端、便携式电脑、PDA等。低电压、低压差（Low Dropout, LDO) 线性稳压器具有结构简单、低噪声、低功耗以小封装和较少的外围应用器件等突出优点，在便携式電子产品中得到广泛的应用。在便携电子产品中，丰富的功能对功耗的要求与电池的使用时间之间的矛盾越来越突出，这就要求电源具有极高的转换效率。LDO的电源转换效率定义为
其中Iout是输出电流，Vout为输出电压，Iq为静态工作电流，Vin为输入电压。要使转换效率提高，必须降低输入输出压差Vdropout和静态电流Iq的值。
LDO在功能上属于DC/DC变换器中的降压变压器，在输入电压大于输出电压一定数值时，LDO电路系统具有保证输出电压稳定的特点，从而延长便携设备中电池的使用寿命。但是，如果在输入电压或者是负载电流发生变化时，输出电压值会产生一定的跳变。输出电压的跳变值将通过芯片内部的反馈网络送到误差运算放大器的输入端，放大器输出电压控制输出调整管以稳定输出电压。
LDO可根据其输出电流和电压的能力进行分类。大电流LDO具有输出1Amp或更大的电流的能力，同时高电压LDO的输入电压大于12V。一些LDO可提供可调的输出电压，因此也被称为“可编程LDO”。静态电流和输出压差是设计LDO的关键，因此，减小输出压差和输出电流是设计具有高稳定性能LDO电路的关键。本文提出了一种输出可调、低电压、高稳定性的LDO线性稳压器。
2 LDO线性稳压器的电路设计与性能分析
2.l LDO线性稳压器的系统结构
图l是LDO线性稳压器的结构框图， 由以下几个部分组成：电流偏置电路(Bias)、带隙基准电压源(Vref)、误差放大器(Error Amplifier)、电流限制与短路保护(Current limit)、调整管(Pass Element)、输出电压选择(V_sel)和反馈电阻(R1、R2)。
图1 LDO整体结构框图
其中电流偏置电路为LDO 提供低温漂、高精度的偏置电流。带隙基准源为误差放大器(Error Amplifier)提供参考电压Vref。电压基准源与稳压器不同，它的驱动能力很差，需要额外的电路器件来提供输出电流的能力。
误差放大器将输出反馈电压FB与参考电压Vref进行比较，并放大其差值用来控制调整管的导通状态，从而得到稳定的输出。
调整管(Pass Element)在误差放大器的控制下提供驱动负载的输出电流，广泛使用的结构包括：NPN达林顿管(Darlington)、NPN管、PNP管、NMOS功率管和PMOS功率管。表1比较了这几种结构的基本特性。NMOS功率管和PMOS功率管广泛应用于低电压LDO线性稳压器的结构中，而NPN达林顿管、NPN管和PNP管多用于高压LDO线性稳压器的结构中。
表1 调整管结构参数
由表1可看出，最低的输入输出压差Vdropout可由PMOS功率管(Vsd/sat)和PNP管(Vce/sat)得到，大约为0.1到0.4V。其中PMOS功率管栅极输入变化，其Vsd和内阻也随之改变，从而可得到最低的输入输出压差。折中考虑输入输出压差、静态工作电流、输出电流和速度，PMOS管是最好的选择。LDO的电路设计受调整管的大小影响很大，调整管必须足够大以便形成较大的输出电流和低的输入输出压差。本设计中，调整管提供负载的最大电流为90mA。
反馈电阻提供反馈输出电压，使之与基准电压进行比较。输出电压的值可由公式（2）得到，改变R1/R2的比值可以控制输出电压的值。
在IC设计中，这个比率比绝对的电阻值更容易控制，因此电路将不会受器件的容差影响。此设计中的输出可调性即通过改变这个比率来得到。
2.2可编程（可调）输出电压
此设计的一个主要特征是其输出电压可调，通过调节反馈网络中电阻的比值可使电路在3.3V输入下，输出电压从1V到2V可调输出6种电压（2.0V、1.8V、1.6V、1.4V、1.2V、1.0V）。
输出电压的选择通过使用PMOS管作为开关来实现。PMOS管的源极接反馈电阻的一端，漏端接地，栅极接逻辑控制电路（Logic control），如图2所示。PMOS管栅极电压的高低决定了晶体管是开路还是短路，从而改变了R1/R2的比值。
图2 可调反馈网络
2.3频率补偿分析
在LDO设计中，使用PMOS功率管作为调整管的最大问题是电路可能产生振荡。系统必须有足够的相位裕度（>60°），才能保证稳定。最普遍的方法是在系统中引入一个零点，抵消由极点引起的相移和增益下降。系统有两个极点，一个来自稳压器的控制环路，另一个来自调整管。然而，负载可引入另外一对零极点，其中极点依赖于系统的增益，在反馈路径上形成一个相位移动，从而引起使系统不稳定的振荡。
为了稳定系统，必须有输出电容Cb。利用输出电容的寄生等效电阻（ESR）和外接等效串联电阻（ESR）来产生零点，因而必须适当的选择等效串联电阻（ESR）的阻值，从而适当选择引入的零点来减少或消除相对应的极点。采用图3电路对误差放大器进行仿真。
图3 误差放大器特性仿真回路
(a)負载不同(b)Cb不同
图4 误差放大器相位裕度图
对大多数LDO稳压器来说，ESR存在最大值和最小值。超出一定范围的ESR阻值会引起环路的不稳定性。图4表示了ESR阻值和相位裕度的关系。
3 仿真结果
低电压LDO稳压器采用Cadence公司软件进行设计。它的最大输出电流为90mA，输入电压为1.4V到3.6V，输出电压从1V到2V可调（图5）。
(a)Vout=1.8V (b)Vout=1V
图5 LDO输出电压
三个特征值必须考虑：建立时间、负载调整率、线性调整率。图6显示了该LDO稳压器连接不同负载时的输出电压情况，Vin=3.3V，Iload从0变化到100mA, LDO输出电压变化典型值仅为5mV。当负载连接到稳压器上，系统为了保持输出电压不变，将试图稳定输出电压，这就需要一定的时间来达到这个稳定的状态，这个时间被称为系统的建立时间。负载调整率表示了当负载发生变化时，系统保持输出电压稳定的能力。
图6 LDO负载调整能力
另一种调整率是线性调整率，表示当输入电压发生变化时，系统保持输出电压稳定的能力，如图7所示，输入电压从2V到3V变化，该稳压器线性调整的典型值约为0.7mV。
图7 LDO线性调整能力
4 结论
本文设计了一种低电压、高稳定性的低压差（LDO）线性稳压器，可输出6种可调电压。它具有小的静态电流、良好的线性调整和负载调整能力。该稳压器的线性调整和负载调整的典型值分别为0.7mV和5mV；输出的最大电流为90mA；其输出压差在90mA输出电流，1.8V输出电压下为170mV。
本设计的一个缺点是在反馈网络中使用了电阻，在版图中所占面积较大，因而为了进一步减小版图的面积，可以采用晶体管代替反馈电阻。另一个需要考虑的改进是减小系统的建立时间，可以通过采用一种更好的补偿方法来实现。
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稳压器安全阀 篇12
1 66k V电力变压器安全运行现状
前几年, 我国的电力事业飞速发展, 由此我国对变压器的需求也就随之增加, 致使诸多变压器企业得到了一定的发展和扩大。然而, 2010年以来, 我国减缓了电力事业的建设, 致使变压器的需求量随之降低。根据调查, 我国市场中存在诸多不合格电力变压器, 其产品没有受到相关的行政许可和认证, 导致我国的变压器的质量问题普遍发生。除此之外, 由于对电力变压器的使用不当或者监管不严也会出现各种变压器故障。其中, 电力变压器是变压器的一种, 其事一种为电压和电流的交流与变换而进行交流电能传输的静止的电气设备, 其传递电能的主要原理为电磁感应原理。按照其用途我们可以将电力变压器分为三种:升压、联络、降压。66kV电力变压器普遍存在三种故障类型:线圈变形故障、区外短路引发的故障、操作过电压引发的故障。
2 66k V电力变压器故障分析
笔者以某地的66kV电力变压器故障为例进行了相应的故障分析, 内容如下:
2.1 线圈变形故障。
某日, 在SFZ9-31600/66变压器的运行过程中, 其出现了色谱异常的现象, 其绝对产气率与总烃都超过了正常的数值, 并且比需要注意的数值还高。因此, 我们将其判断为高能量、固体绝缘碳化的低温过热故障。其色谱试验的数据如表1所示。
通过技术人员对变压器进行解体, 我们发现, 其下铁轭上端面和铁轭接触的绝缘板之间出现了过热碳化的现象, 其中, U相与V相的情况较为严重, V相与W相之间的情况较为轻度, 这一故障的出现符合了油色谱实验的结果。由于变压器的上铁轭上端面和其所接触的绝缘板出现了碳化的现象, 导致其变色谱也随之出现异常。造成这一部位铁心过热的原因主要有两点:一方面是其结构的原因, 其所采用的是D轭结构, 这种结构的上铁轭上端面拥有较大的水平面积, 且这一处的绝缘纸板没有在与下铁轭上端面接触的部分设置散热的油道, 从而容易出现局部受热的现象;另一方面是由于谐波受到了污染。通过技术人员的检测, 其谐波出现了严重超标的现象, 因此导致了铁心过热, 进而造成了绝缘纸板的碳化。
2.2 区外短路引发的故障。
通过对变压器的解体分析, 笔者发现其低压、高压以及调压线圈都没有采用硬纸筒;其没有下压板, 且上压板所使用的是层压木板, 调压线圈也没有外部紧锁撑条;其绝缘线圈是通过普通的纸板经过粘结构成, 没有足够的机械强度。压装结构不符合规定, 缺少压点, 没有对撑板进行填充。通过计算, 本次造成短路的电流大约为9400A, 是规定电流额度的5倍还多, 在这个短路电流的强烈冲击之下, 变压器出现了线圈变形的现象, 进而匝间绝缘击穿。
2.3 操作过电压引发的故障。
在对该地区的10kV电容器进行合闸操作时, 某个电力变压器出现了变压器主以及纵绝缘击穿的现象, 在技术人员对变压器进行解体后发现, 其低压w相的上压板与下压板均有诸多的铜瘤和碳化物, 三相调压线圈可以直观的看出其外部变形并且一部分绝缘垫出现了脱落以及移位的现象;三相调压线圈以及内部和外部的纸板筒都出现了清晰可见的变形状况、内纸板筒的绝缘铆钉出现串位现象;三相高压线圈的外部表面出现了凹凸不平的变形情况, 并且相间下部第二和第二段线匝倒摞;三项单螺旋式低压线圈出现了较为严重的变形现象, 低压w相线圈上的第三、第四匝间的多数分线匝都受到了严重的烧损, 并且在其烧损之后产生了大量的铜瘤以及碳化物。
根据分析, 该地区变压器故障主要存在三个共同特点:出现故障的电力变压器的结构落后, 缺乏承受短路的强度;出现故障的电力变压器在运行的过程中多次受到10kV侧不同幅值的短路冲击;出现故障的电压器, 其线圈都存在程度各异的变形情况累积, 从而导致匝间绝缘的受损情况越来越严重, 并且降低了其耐受短路的能力, 最后导致变压器在小幅值的短路电流或电压的冲击下出现匝间绝缘击穿的现象, 进而变压器烧损。
3 66k V电力变压器故障防范措施
3.1 加强对66kV变压器的短路管理。
在通常情况下, 我们不会对10kV线路的跳闸进行相关的统计和管理, 既不会进行10kV侧短路次数的计算, 也不会对短路电流安装自动记录装置, 更不会针对其短路的次数和原因进行相关的状态评估。对此, 笔者提出了三项建议:首先, 要对每一个66kV二次变电所进行10kV侧短路电流值自动记录设备的安装;其次要建立合理的10kV侧近区短路跳闸的管理机制, 确保短路情况发生时和发生前的各种情况能够被及时的记录起来, 以便日后故障分析;最后要规范对其的处理程序, 确保处理的过程快速有效。
3.2 及时处理存在隐患的66kV电力变压器。
我们要对存在隐患的变压器进行及时的检修和状态的评估, 确认变压器需要检修的程度。通过等级的划分来确定变压器需要进行检修的程度, 确保变压器接受及时有效的修理。具体的检修内容, 有关部门可以根据当地的情况提出详细的检修评估规则。
3.3 加大对新上66kV电力变压器耐受短路能力的要求。
对新的上的电力变压器, 相关人员需要在其做工、材料和结构方面提出具体的要求, 并且在其制造的过程中对其进行严格的监督, 避免粗制滥造的现象。确保电力变压器的质量。例如, 线圈一定要使用带有自动锁紧装置的绕线机进行绕制, 并且其绕制工艺需要采用恒压干燥的工艺。对其器身选用整体套装的工艺。在进行设计的时候, 设计人员要对动态短路力进行计算, 确保安匝平衡。
3.4 加强对容易产生操作过电压设备的要求。
对容易出现操作过电的设备, 例如, 电抗器、电缆等等。我们需要对其投切过程中所产生的电压幅值进行电气的测试, 以此来抑制其产生超过标准的电压。
结束语
综上所述, 我国要改善66kV的安全运行现状, 就要对其故障情况进行具体的分析, 通过故障的分析避免相似问题的发生, 对其制造过进行严格的监督, 从根本上避免66kV电力变压器故障的频繁发生。
参考文献
[1]孙文仲.电力变压器的高压试验及故障诊断方法与研究[D].北京:华北电力大学, 2014.
[2]邢伟娜.电力变压器局部放电检测技术的研究与设计[D].保定:河北农业大学, 2014.