电源异常（精选3篇）
电源异常 篇1
1 开关电源冗余绕组简介
随着变频空调的普及,空调控制器中采用开关电源的产品越来越多。与传统的线性电源相比,开关电源因其体积小、成本低、效率高的优势得到了越来越广泛的使用。但同时由于其设计过程中的相对复杂性,开关电源的可靠性也是困扰电源设计人员的最大问题,特别是对于教科书中没有涉及到的实际应用中的一些问题,不同的设计人员更是有不同的见解,从而导致了所设计出的产品的可靠性也参差不齐。其中,变压器冗余绕组的处理就是这样一个典型的问题。所谓冗余绕组,就是指变压器次级闲置不用的绕组。在实际的产品开发中,不同的产品对开关电源输出回路要求的数量不同,有的可能只要求1路输出,有的可能要求3路或4路输出。为了提高的产品的通用化程度,开发人员通常设计出一款输出回路最多的产品,这样对不同输出回路个数的产品都能适用,从而大大提高产品的通用化程度,降低设计过程中的工作量。但也由此产生了冗余绕组的问题。
2 冗余绕组处理不当引发的问题
对一个4路输出的变压器,实际只需要使用2路输出,那么其他的两个绕组该如何处理?对于这个问题,笔者曾咨询了很多业内的同行,也翻看了公司众多的产品设计方案,答案不一而足,有的人认为不允许绕组悬空,有的人则认为悬空不悬空无所谓,实际的产品方案中处理方式也差不多,有的直接将多余绕组悬空,有的则是出于各种原因避免了悬空绕组的出现。那么变压器多余绕组的处理真的无关紧要吗?实际情况肯定不是这样,笔者就以实际工作中碰到的一例开关电源工作异常来说明变压器冗余绕组处理不当引发的电源工作异常问题。
图1为电源方案的实际电路图。该电源有4路绕组输出,最早设计的方案就是采用4路输出的方案,之后又做了一个1路、2路、4路三个绕组输出的方案,当时也是把绕组3直接悬空了事,电源工作也还正常,实际使用的过程中没有出现什么问题。而出现问题的这个案子是只使用1路、2路两个绕组,设计的时候也继承了之前的思路,将没有用到的绕组3和4直接悬空了事,结果在实际生产的过程中,出现大量电源不起振的情况,造成了极其严重的质量事故。
3 故障的分析及解决
针对实际出现的问题,设计人员进行了如下分析。
故障现象:上电后,电源不工作。
原因分析:Viper22具有的保护功能如下:过欠压保护、过流保护、过温保护。根据故障现象分析,因为是上电后即出现故障,故不可能是过温的原因,剩下的原因只能是过欠压或过流的原因。而根据负载变小后工作正常的现象分析,故障可能的原因集中在过压和过流上。因为绕组负载加大后,导致的直接后果就是电压和电流的增大,故可能的原因只能是这两个。
首先对电流的情况进行确认:Viper22的Id的保护值典型值为0.7A,通过在主绕组串联毫欧级电阻进行电流测量,确认结果是电流完全在安全值以下,没有过流的情况。
然后对Viper22的工作电压VDD电压值进行确认:图2是开关电源停振时抓到的波形,从波形上可以看出,电源停振时,VDD的电压值升到了40V,进入了VDD的保护电压范围38V~46V,从而造成开关电源停振。(注:VDD为Viper22电源电压,VDS为漏极源极电压)
而之前使用的这个电源在次级绕组都存在的时候为什么没有这个问题呢,为了查清楚问题所在,我们分别对绕组3和绕组4后级负载存在时的VDD电压进行了检测,结果表明,在绕组3和绕组4后级负载存在时,VDD的电压值明显降低,保证了电源能够正常工作。图3是加上绕组3的负载后的VDD电压波形,图4是绕组3、4负载都存在时的VDD波形。从波形可以看出,当绕组3的负载存在时,VDD电压值在35V左右,绕组3和4的负载都在时,VDD的电压在33V左右,均在安全范围电压以内。
之所以出现这种情况,笔者认为主要是由悬空绕组的感应电动势所致,绕组悬空时,感应电动势没有任何消耗,从而在辅助绕组上产生更大的耦合。加上负载后,冗余绕组产生的感应能量受到了一定消耗,从而降低了耦合到辅助绕组的能量,保证了辅助绕组的电压在安全范围以内。
4 总结
通过以上问题的分析,明确了开关电源的冗余绕组不能随意进行悬空处理。诚然,电源停振的问题主要是由辅助电源电压保护所致,解决这个问题还可以通过调整辅助绕组充电回路的电流及时间常数来解决,不过这已不是本文所讨论的重点。本文所要阐明的是开关电源冗余绕组悬空与否对于电源工作状态的影响,在实际工作中,不能对冗余绕组简单地进行悬空处理,必须对悬空前后的工作状态进行定量评估,以保证电源工作的可靠性。
摘要：为提高设计方案的通用性,开关电源变压器通常会存在不用的冗余绕组。对冗余绕组的处理,不能简单地将其进行悬空处理,由于绕组间互感的影响,必须对悬空前后的影响进行定量评估,以保证所设计的电源的可靠性。
关键词：开关电源,冗余绕组
参考文献
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[2]沙占友,等.新型单片开关电源的设计与应用,第一版[M].北京:电子工业出版社,2001.6.
[3]王其岗,李莹.多路输出开关电源的设计及应用原则[J].电源技术应用,2003(6):66-69.
电源异常 篇2
目前, 在500kV变电站中, 主变压器的冷却方式一般采用的是强迫油循环风冷的方式。由于主变容量较大, 在正常运行时, 仅靠主变本体外壳不能有效地将产生的热量散发出去, 如果没有专门的冷却系统, 就容易形成热量累积, 从而导致主变温度升高。在长期高温条件下运行, 主变的绝缘将受到极大的损害, 缩短了主变的运行寿命。因此, 对大型的变压器而言, 冷却系统的作用就至关重要了。为保证主变的正常运行, 必须要确保冷却系统的稳定可靠运行。
2 冷却器系统异常情况
500kV变电站的2台主变均采用ODFPS-250000/525型变压器, 总容量为1500MVA, 在运行过程中, 1号主变会不定时的在较短时间内多次发出“电源Ⅱ消失”, “冷却器全停”信号;到现场进行检查, 发现1号主变冷却器均是在正常的运行状态, 1号主变非电量保护装置上“电源Ⅱ消失”、“冷却器全停”灯均是燃亮的, 但是能进行复归。主变冷却系统电源当前的运行方式为:1号主变电源切换开关切至电源Ⅱ, 2号主变电源切换开关切至电源Ⅰ;1、2号主变冷却系统电源Ⅰ、Ⅱ分别由0.4kVⅠ、Ⅱ母线供电。
3 冷却器系统异常报警原因分析
主变冷却器系统双电源监控电路如图1所示。
注:-F42.1、-F42.2为单相空气开;, -K31.1、-K31.2为相控继电器;-K20.1、-K20.2为交流接触器;-K41.1、-K41.2为时间继电器;-K11.1、-K11.2为中间继电器。-S31为电源切换开关, 在切至电源Ⅰ、Ⅱ时触点通断表如表1所示。
注:表中“H”表示合, 表中“F”表示分。
3.1 异常报警直接原因查找
根据异常报警现象, 在“冷却器全停”信号发出时, 从图1中可以看出, -K20.1、-K20.2常闭触点必须处于闭合状态, 即要求电源Ⅰ、Ⅱ的交流接触器-K20.1、-K20.2必须同时失电。在1号主变冷却器系统电源切至电源Ⅱ的运行方式下:在图1中, -S31的触点2-3为接通的, -K41.2的延时闭合常闭触点及K20.2的常闭触点均是断开的, -K20.1线圈处于失电状态;在图1中, -S31的触点6-7为接通的, 由于-K20.1线圈处于失电状态, -K20.1的常闭触点是闭合的, 要让电源Ⅱ的交流接触器-K20.2失电, 则只有在-S31的上级电路中出现失电。
在报警信号中, 同时出现“电源Ⅱ消失”的报警信号, 根据图1所示, -K11.2常闭触点必须处于闭合状态, 即要求中间继电器-K11.2线圈同时失电, 通过查找图1中-K11.2线圈的位置, 也同时要求在-S31的上级电路中出现失电。
经过以上分析发现, 导致“冷却器全停”、“电源Ⅱ消失”这两个信号同时发出的直接原因为:图1中-S31的上级电路中出现失电。
3.2 异常报警根本原因查找
确定了异常报警信号发出的直接原因后, 现在来进一步分析导致-S31的上级电路中出现失电的原因。
由图1中的电路图可以看出, -S31的上级电路中出现失电有两种情况:第一是电源Ⅱ进线端 (图1中A2、B2、C2端) 出现瞬间失电;第二是电源Ⅱ控制部分 (图1中-F42.2、-K31.2部分) 出现瞬间失电。结合冷却系统发出异常报警信号的特点, 现采用排除法进行分析。
在第一种情况下, 电源Ⅱ进线端出现瞬间失电, 由于1、2主变冷却系统电源Ⅱ均由0.4kVⅡ段母线采用抽屉式开关供电, 抽屉式开关在合上位置动静触头是插入式的, 出现瞬间多次分合的可能性极小;同时, 0.4kVⅡ段母线失电必然伴随多种异常信号的发出, 譬如2号主变“电源Ⅱ消失”等异常信号, 而通过检查, 并没有出现这些异常报警信号, 可见并不是由第一种情况造成的。
在第二种情况下, -F42.2为单相空气开关, 在空气开关合上位置时, 出现瞬间多次分合的可能性也很小, 通过分析进行逐一排除, 发现最可能出现异常的地方是在相控继电器-K31.2上面。
相控继电器-K31.2的作用是监视电源Ⅱ的电压, 在电压大于整定值310V时触点接通。现在来分析相控继电器-K31.2出现异常动作时产生的现象。如果相控继电器-K31.2的触点出现了异常动作, 在0时刻断开, 在t1时刻合上, 即分合一次的时间为t1。在0至t1时间段内, -K31.2的触点处于断开状态, S31的上级电路中出现失电, 会发出“电源Ⅱ消失”, “冷却器全停”信号, 在电源Ⅱ回路图中, -K20.2、-K41.2线圈将失磁;电源Ⅰ回路图中, -K20.2的常闭触点将闭合, -K41.2的延时闭合常闭触点将经时间t2后闭合, 如果t2小于 t1, -K20.1线圈带电励磁, 则电源Ⅰ会自动投入。由图1可知, 在电源Ⅰ会自动投入的同时, 由于-S31的触点10-11为接通的, -K20.1常开触点闭合, 会同时发出“备用电源启动”信号;而如果t2大于 t1, 则电源Ⅰ不会投入, 相控继电器-K31.2的触点经过t1时间后合上, 电源Ⅱ恢复供电, 同时发出的“冷却器全停”、“电源Ⅱ消失”的信号也可以进行复归。
可见, 造成1号主变冷却系统发异常信号的根本原因是相控继电器-K31.2的触点在t1时间内出现分-合现象, 且t1小于时间继电器-K41.2的延时时间t2。当-K31.2的触点在短时间内多次发生分-合现象时, 即-K31.2的触点发生了抖动, 就会导致异常报警信号频繁发出。
4 相控继电器的触点抖动的危害
4.1 产生操作过电压
从图1中可以看出, 相控继电器-K31.2触点发生抖动的过程中, 将造成交流接触器-K20.2、时间继电器-K41.2和中间继电器-K11.2的线圈在极短的时间内多次发生分-合现象。由于各线圈为电感元件, 根据电磁感应理论:
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注:U为线圈两端产生的感应电压, i为通过线圈的电流, t切断通电线圈的时间, L为线圈的等效电感。
线圈两端产生的感应电压与通过线圈电流的变化率成正比;通过线圈的电流变化越快, 在线圈两端产生的感应电压也会越高。由于触点的抖动造成线圈在短时间内被多次切除投入, 在线圈两端将产生严重的操作过电压, 试验表明, 接触器线圈产生的操作过电压具有幅值高、时间长、振荡频率高等特性[1]。这种操作过电压将对冷却器系统电源回路中各元器件的绝缘造成极大地损坏, 降低了各电子元件的使用寿命;同时, 在触点的抖动的过程中, 由于过电压的影响, 将在触点间产生火花和电弧, 加速了触点的熔蚀, 甚至有产生火灾的危害。并且, 抖动不利于运行人员监屏。
4.2 改进措施
在冷却器主电源进行供电时, 如果主电源消失, 无论备用电源是否自投成功, 在发“电源Ⅰ或Ⅱ消失”信号的同时“冷却器全停”信号也会发出。根本原因在于, 主供电源消失后, 备用电源投入需经过一个延时, 即图1中的-K41.1/-K41.2的延时闭合常闭触点, 这对异常点的查找有一定的干扰作用, 为保证在冷却器真正全停时发出“冷却器全停”信号, 只需要将图1的冷却器全停报警信号回路中的常闭触点更换为延时闭合的常闭触点即可, 延时的时间躲过时间继电器-K41.1、-K41.2的整定值。
5 结束语
冷却器系统的稳定运行对大型主变的运行有着重要的意义, 在日常运行维护过程中, 对冷却器系统的异常信号, 尤其异常点不是长期存在的, 必须给予足够的重视, 找到异常的原因并进行消除。确保主变的安全、稳定运行。
参考文献
[1]刘明东, 许年生, 马跃乾, 接触器操作过电压研究[J].低压电器, 2010 (3) :8-11.
[2]张新, 郭飞, 陈芳玲, 低压电器在变压器冷却器全停保护中的应用分析[J].低压电器, 2010 (9) :59-61.
[3]邱关源, 电路[M].北京:高等教育出版社, 1999.6.
电源异常 篇3
智能站一体化电源系统应能够为全站交直流设备提供安全、可靠的工作电源,包括380V/220V交流电源、DC220V或DC110V直流电源和DC48V通信用直流电源。
智能一体化电源系统主要由ATS、充电单元、逆变电源、通信电源、蓄电池组及各类监控管理模块组成。通信电源不单独设置蓄电池及充电装置,使用DC/DC电源模块直接挂于直流母线。逆变电源直接挂于直流母线对重要负荷(如计算机监控设备、事故照明等)供电。
智能一体化电源系统采用分层分布架构,各功能测控模块采用一体化设计、一体化配置,各功能测控模块运行工况和信息数据应采用DL/T860(IEC61850)标准建模并接入信息一体化平台。实行智能一体化电源各子单元分散测控和集中管理,实现对智能一体化电源系统运行状态信息的实时监工作站[1]。
2智能站一体化电源系统功能
2.1 ATS(自动转换开关电器)
交流进线监控模块,能监测进线回路和每段母线的电压、电流、断路器运行状态等,实现备用电源自动投切功能。
备用电源自动投切功能应满足下列要求:
1)保证工作电源的断路器断开后,工作母线无电压,且备用电源电压正常的情况下,才投入备用电源。
2)自动投入模块应延时动作,并只动作一次。
3)当工作母线故障时,自动投入模块不应动作。
4)手动断开工作电源时,不启功自动投入模块。
5)工作电源恢复供电后,切换回路应由人工复归。
6)自动投入模块动作后,应发告警信号。
交流监控模块能综合分析和处理各种信息数据,对整个ATS实施控制和管理,并具有液晶汉显人机对话界面和与信息一体化平台进行信息交互功能[2]。
2.2充电单元
充电单元应具备按蓄电池的充电特性进行均充、浮充电自动转换和控制功能,防止蓄电池欠充电或过充电影响蓄电池寿命。
充电单元应集成功率因数校正功能,提高充电效率和电网电能质量。每个充电模块内部应具有独立监控功能,能不依赖充电监控模块独立工作。正常工作时,充电模块应与充电监控模块通信,接受充电监控模块的指令。当充电监控模块故障或退出工作时,充电模块应能自主均流,可靠运行。
2.3逆变电源
逆变电源监控模块,并具有液晶汉显人机对话界面和与信息一体化平台进行信息交互功能。
逆变电源监控模块运行和故障信息至少包括:
运行信息:
1)输入电压、输入电流;2)输出电压、输出电流、输出频率;3)旁路交流电压;4) 逆变电源运行状态指示;5)旁路开关位置指示;6)负载百分比。
故障信息:
1)输入电压过、欠报警;2)输入电压过、欠报警;3)旁路交流电压过、欠报警;4)逆变器故障报警;5)逆变电源装置过载或出口短路关机信号。
2.4通信电源
应配置通信电源监控模块,并具有液晶汉显人机对话界面和与信息一体化平台进行信息交互功能。
通信电源监控模块应具有较强的抗干扰能力。通信电源监控模块应能完成对系统的参数设置、工作状态监测及信息查询等功能。通信电源监控模块故障不影响通信模块的正常工作。具有历史告警记录存储功能,并保证掉电后不会丢失。
应配置通信电源馈线监测模块,能监测馈线回路电流及馈线断路器位置和报警接点信息。并具有与信息一体化平台进行信息交互功能。
2.5蓄电池组
每组蓄电池应配置一套蓄电池监测模块。
蓄电池监测模块应具备的主要功能:监测蓄电池单体电压;监测蓄电池组电压;对蓄电池充、放电进行动态监测。并应具备对蓄电池组温度进行实时测量功能。
3智能站一体化电源异常处理
3.1电池单体异常报警处理方法
单电池电压过低,如图1所示。
处理方法:1)在监控中查找是哪只电池电压偏低,用万用表测其电压是否正常,若不正常,则说明此电池有问题;若电池电压正常,在巡检仪上用万用表测其电压,若正常,则说明巡检仪采样有问题(基本上更换巡检仪即可);若不正常,则是可能保险接触不好。
2)若是相邻的两只电池电压显示偏低或为零(比如第28,29只),用万用表在第二个巡检仪的9,10,11号端子上测量其电压,若是与监控上显示的一致,再测第28号蓄电池的保险是否正常,一般情况下是保险断,更换即可。
3.2 UPS电源模块异常处理方法
1)针对过欠压告警,测量输入电压值,如果输入电压正常(直流部分电源正负极不能接反),一般是内部检测回路故障,需通知厂家更换检测板。
2)针对过流信号,如复位后信号不消除,需寄回厂家更换针对过温信号,需查看内部风扇是否老化转动不正常,如果风扇故障,需更换同型号风扇处理。
参考文献
[1]罗秋宇.智能变电站交直流一体化电源系统的分析及其应用[J].电源技术应用,2012(10):72-73.