开关电源设备论文（精选12篇）
开关电源设备论文 篇1
摘要：随着医学电子技术的快速发展, 医疗设备的更新速度越来越快, 医疗设备的种类也越来越多, 医疗设备对现代医疗的诊断和治疗很有帮助, 而医疗设备更是离不开开关电源。只有保证正常稳定的开关电源, 才能确保医疗设备在使用过程中安全, 稳定, 精确, 可靠和高效。开关电源正是因为采用了良好的保护电路, 有着稳定、安全、可靠的性能, 才大范围的投入在医疗设备中使用。从维修技术角度来看, 维修人员一定要熟悉开关电源的基本工作原理, 掌握一定的分析故障的能力, 具备相应的维修技巧, 能够在允许的工作条件下进行恰当的维修, 是确保医疗设备正常运行的关键。
关键词：医疗设备,开关电源,维修技术
1 医疗设备开关电源的基本工作原理
医疗设备开关电源大体可以分为AC/DC和DC/DC两种类型, 一次电源AC/DC变换器输入为50/60Hz、220V交流电, 必须经整流、滤波, 体积较大的滤波电解电容是不可少的, 且交流输入必须加上EMC滤波及使用安全标准的器件。二次电源DC/DC变换器用以进行功率转换, 它是开关电源的核心部分, 此外还有启动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。输出采样电路检测输出电压变化, 并与基准电压比较, 误差电压经过放大及脉宽调制 (PWM) 电路, 再经过驱动电路控制功率器件的占空比, 从而达到调整输出电压大小的目的。下图为电源开关的电路图。
2 医疗设备开关电源常见的故障
从损坏元件上开关电源损坏大致可分为: (1) 感性、容性和阻性器件损坏; (2) 功率半导体器件损坏; (3) PWM IC损坏; (4) 光电耦合器损坏等电源器件损坏。
从电源工作流程上可分为: (1) 交流输入故障; (2) DC/DC变换器故障; (3) 驱动电路故障。由于开关电源故障种类多而复杂, 下面结合实际维修实例仅对典型维修技术进行探索和研究。
(1) 输入电路故障
医疗设备开关电源的输入电路一般包括开关、熔断丝、交流抗干扰电路和软启动电路等。容易检查出来的是开关、熔断丝和交流抗干扰电路, 而如果是开关坏了可以直接更换, 但熔断丝破损最好看一下负载是否严重短路, 并换上相同安培数的熔断丝接通时测总输入的电流。交流抗干扰电路故障一般较常见, 主要是因电容器使用时间过长而失效导致的。软启动电路是开关电源保护电路之一, 开关电源的输入电路一般采用整流加电容器滤波电路设计而成, 在通入电路合闸时, 由于电容器上的起始电压为0, 会造成较大的瞬间而冲击电流。
因而, 医疗设备开关电源多数都在输入电路中设定防电流冲击的软启动电路。
下面以热敏电阻防冲击电流、电路为例简单说明其工作原理:热敏电阻有正温度系数热敏电阻 (PTC) 和负温度系数热敏电阻 (NTC) 。当有较大异常电流通过时, 因PTC自身发热使得电阻值快速增高, 变大电阻, 起限流的作用;NTC热敏电阻在电源通入瞬间, 阻值较大, 起到限制冲击电流的效果。
当电路处于正常工作状态时, 电阻发热而使其阻值变小。
NTC热敏电阻防冲击电流电路是因为热敏电阻的热惯性, 重新恢复原始阻值需要一定的时间, 而当电源断电后, 即使快速接通, 也起不到限流的作用。
(2) 光电耦合器故障
光耦合器 (Optical Coupler) 也称作光电耦合器, 简称光耦, 是以光为媒介来传输电信号的器件, 一般情况下把红外线发光二极管和光敏半导体封装在同一管壳内, 当通入端加电信号时, 发光二极管就会发出光线, 光敏半导体接受光线就产生电信号, 从通出端流出, 从而实现转换。
电气隔离, 还有抗干扰的能力强、使用时间长、传输效果好等是光耦的突出优点。但因光耦合器性能下降而使得电路故障还是比较多的。
例1:Philips BV25 X线机的电源不少的临床医学工程人士都接触过。其中, 因为光电耦合器的性能不良导致不能开机几乎成为该电源的常见故障。而BV25主电源采用了无触点的软启动电路设计。当220V刚一接入时, 一路变压器提供一组28V和多组7V电源, 28V经整流稳压后得到+15V电压向电源控制板提供电源, 7V供给各组光耦合器。电源板上H1若为绿灯, 则大致可判断28V和7V输出正常。可控硅V1-V3和光耦 (4N25) B1-B6性能不佳均会导致开机失败, 判断V3是否损坏需要拆下测量, 否则很可能造成错误判读。
(3) 其他电源部件故障
维修时, 也会常遇到一些非电子器件的完全损坏而导致的故障。例如电容容量变小、线路板部分的接触不严、散热不好而导致电源的不稳定等。往往这样的问题很难通过传统检测方法检测, 所以, 采取替换方式排除较优。
在维修时, 首先应该对灰尘进行清理, 可用吸尘器和大功率冷风机清除, 整个过程中, 一方面要减少或避免人体的静电, 另一方面也要避免线路板电容器对人体放电。对风扇打的电源需要清楚风扇的转速, 不确定时可用替换法排除。
3 医疗设备开关电源维修技术的注意事项
(1) 定期检查、保养。很多时候医疗设备出现故障不是机器本身导致的, 可以说是人为的。如电路时间过长而无效, 电路的接触不良都是技术人员检查不到位导致的, 此外, 对设备的保养可以延长使用寿命, 节省开支, 降低事故发生频率。
(2) 在适合的环境下进行维修。无论是多么紧急或者很明显的故障, 一定要保证维修环境的安全和准确性。即使一眼就发现了故障, 也不能忽视细节问题, 包括对灰尘的处理, 这也许会导致整个设备的瘫痪。
4 小结
如今的医疗设备开关电源的种类繁多, 应用广泛, 同时出现故障的频率很高, 替换核心器件价格昂贵, 这也要求维修技术人员要有娴熟的基本技能, 本文通过对医疗设备开关电源的基本原理以及故障分析得出相应的解决办法, 希望可以对医疗技术人员有所帮助, 对医疗事业奉献一份力量。
参考文献
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[4]林松涛.医疗设备开关电源的维修体会[J].中国医学装备, 20107 (2) :66.
开关电源设备论文 篇2
施工准备阶段的监理工作
1.监理单位应及时组建项目监理机构，明确各级职责范围，与建设单位及承包单位建立工作联系渠道。
2.在设计交底前，总监理工程师应组织监理人员熟悉设计文件，对设计中存在的问题通过建设单位向设计单位提出书面意见。
3.依据监理大纲、委托监理合同、工程项目相关合同文件、设计文件及有关的标准，总监理工程师主持编制项目监理规范。监理工程师根据监理规划的要求，并结合工程项目的实际和施工组织设计，编制监理实施细则。4.监理单位应为所承担的工程项目现场配备所需的监理设备。项目监理机构应在施工合同规定的开工日期以前，派出监理工程师进驻施工现场，开展监理准备工作。
5.工程开工前，总监理工程师应组织监理工程师审查承包单位报送的施工组织设计（方案），提出审查意见报建设单位。
6.工程如需分包时，监理工程师应审查承包单位报送的分包单位资格报审表和有关资质资料，符合规定，由总监理工程师予以签认，报建设单位批准。7.监理人员应参加由建设单位主持召开的第一次工地会议。
8.监理工程师应审查承包单位特总作业人员的资格证、施工人员的上岗证，施工机具使用证、仪表校验合格证。
9.项目监理机构应确定质量、进度、造价控制目标，落实责任人，明确控制重点，制定相应监理措施。
10.监理工程师应依据施工合同审核承包单位施工进度计划与施工方案的协调性和合理性，并绘制工程进度控制计划表。
11.监理工程师应审查承包单位报送的工程开工报审表及相关资料，具备开工条件时，由总监理工程师签发，并报送建设单位。
施工阶段的监理工作 一 工程质量控制 设备、材料进场检查应符合以下要求：
1、设备开箱旁站。
1）设备运至施工现场时，监理工程师应进行旁站验货；
2）监理工程师应认真检查到货设备型号、规格是否与设计要求型号、规格相符，并收集如设备合格证、检测报告等；
3）检查设备是否具备相关部门的入网许可证；
4）监理工程师应认真检查到货设备完好情况，包括包装是否完好，填写《电源设备开箱旁站记表》和各方签字。
2、材料进场检验。
1）监理应做好材料检验工作，并要求承包单位填写《材料报验表》；
2）检查各种电缆、桥架、槽道等的合格证、生产许可证、检测报告等；
3）监理人员应对材料外观进行检查，必要时可进行抽查测试；
4）使用工具仪器进行测量检查；
5）对重要材料及量大材料必要时可进行取样送相关部门授权机构进行试验；
6）对于交、直流电缆应做绝缘测试；
7）对于利旧材料，必须进行测试检验。
3、检查进行施工的设备、工具、仪表。
1）承包单位使用的电动工具、施工工具，应完好无损；
2）审查承包单位使用的设备，应符合施工组织设计要求；
3）承包单位使用的临时设备，应符合工程要求，并运行良好；
4）承包单位使用的临时电缆等必须检查合格，线径、各种指标参数符合要求，利旧材料要进行测量核查；
5）对上述项目检查有未通过项目，应向施工单位发《监理通知》，未经通过不得进行施工。设备安装巡视旁站内容应符合以下要求；
1．交流屏、直流屏、整流器架、整流器安装。
1）旁站内容：
（1）安装位置必须符合设计要求；
（2）设备安装的垂直度、水平度，应符合安装规范要求；
（3）电缆布放整齐、绑扎牢固、弯曲半径符合标准；
（4）电缆正极、负极、工作地、保护地连接位置必须正确无误，不漏项、有标志；
（5）各进线侧、负荷侧电缆规格型号与设计相符，输出、输入空气开关，保险容量符合设计要求；
（6）电力电缆必须与信号电缆严格分开，不得混放。
2）巡视内容
（1）电缆标志牌应清楚标明电缆规格、长度、截面、走向、连接关系；
（2）电缆走线架、槽道规格必须符合设计要求；
（3）电缆走线架、槽道安装平直度、抗拉抗压强度应符合安装规范要求；
（4）电缆连接螺栓紧固度应符合安装规范要求。
2.蓄电池组安装。
1）旁站内容：
（1）电池组安装前必须检查电池标称容量、电压，等级应符合设计要求；
（2）必须检查电池外观无损坏、无漏液；
（3）安装位置、连接关系必须符合设计要求；
（4）电池组过桥载流量必须符合电池组容量要求。
2）巡视内容：
（1）电池组安装应做到垂直、水平符合安装规范中的允许标准；
（2）电池组过桥连接应整齐、牢固；
（3）电池组安装现场周围无杂物；
（4）电池组充、放电试验符合厂家说明书要求，并做好记录；
（5）过桥、电缆连接螺栓紧固、无松动；
（6）电池安装应有抗震措施。
3．UPS设备安装。
1）旁站内容：
（1）安装位置必须符合设计要求；
（2）交流电缆布放必须对交流进线、出线、旁路进行核相，绝缘测试后方能连接；
（3）通电前必须检查各连接位置无误，厂家工作人员可加电调试，并做好记录；
（4）UPS安装完毕后，必须做带载能力试验。
2）巡视内容：
（1）各路由电缆标示牌要齐全，内容清楚无误；
（2）UPS负荷输出柜中各空气开关、保险容量符合设计要求；
（3）蓄电池安装符合规范，蓄电池架承重必须达到要求。
3.柴油发电机设备安装。
1）旁站内容：
（1）油机安装位置必须符合设计要求；
（2）油机防震垫是否安装正确、牢固；
（3）水路、油路走向是否符合设计要求；
（4）油机输出电缆是否符合设计要求；
（5）交流电缆要进行绝缘测试后方可进行连接；
（6）各种电缆连接正确、布线合理、连接牢固。
2）巡视内容：
（1）水路、油路连接应可靠；
（2）水路、油路应无渗漏现象；
（3）排气管、消音器吊装材料必须符合设计要求；
（4）排气管装置不得漏烟，隔热措施良好。4 设备调测应符合以下要求：
1.设备安装完毕后，经监理工程师检查，确认安装无误后，方可进行设备调测。
2.设备调测前，要求填写《电源设备加电记录表》，经监理工程师确认后进行调测。
3.设备调测过程中，监理工程师必须进行旁站监理，及时处理突发事件。
4.设备厂家提供调测记录表，监理工程师要逐项核对，保证设备各种自动性能、技术参数的准确无误。
5.监理工程师要对厂家调测记录进行保存，作为设备资料移交建设单位。5 工程竣工验收。
1.当工程达到验收条件时，要求承包单位填写《工程预验收报验表》，并附相应竣工图纸、资料等文件报项目监理部，由总监理工程师审核后组织工程预验收。
2.对预验收中存在的问题，责成承包单位进行整改，以达到验收标准。
3.预验收合格后，总监理工程师报请建设单位组织正式竣工验收。
4.竣工验收完成后，由总监理工程师和建设单位代表共同签署《竣工移交证书》 质量问题和质量事故的处理。
1.监理工程师对施工中的质量问题除在日常巡视、重点旁站和检验中解决外，可针对质量问题的严重程度分别处理。
2.对于重大质量问题，总监理工程师应签发《工程暂停令》责成承包单位写出质量问题调查报告，提出处理方案，并征得建设单位同意，签发《开复工报审表》后，整改实施。
工程进度控制
1.监理工程师应依据施工合同有关施工进度条款，审查承包单位提交的施工组织设计（方案），制定进度控制方案，经总监理工程师审定后报送建设单位。2.监理工程师应监督承包单位严格按施工进度计划施工，并审核承包提交工程进度报表。
3.监理工程师应检查、记录进度计划的实施情况，当发现实际进度滞后于计划进度时，应签发监理工程师通知单，指令承包单位采取调整措施。当实际进度严重滞后于计划进度时必须报总监理工程师，由总监理工程师与建设单位商定采取进一步措施。
4.在不影响总进度计划完成的情况下，承包单位调整施工进度计划时，必须报监理工程师审核，经总监理工程师批准后方可实施。总监理工程师应将调整施工进度计划情况报建设单位。
5.总监理工程师应在监理周（月）报中向建设单位提交工程进度报表，并说明控制进度所采取的措施及控制效果，提出由于建设单位可能导致的工期延期的预防建议。
工程造价控制
1.项目监理机构应依据施工合同条款、施工图设计，对工程项目的造价目标进行风险分析，针对易突破的环节制定防范性对策。
2.监理工程师应进行现场计量，按施工合同的约定审核包单位填报的工程量清单和工程款支付申请表，并报总监理工程师审定。总监理工程师签署工程款支付证书，并报建设单位。
3.对于工程变更，总监理工程师应从工程造价、项目的功能要求、质量和工期等方面审查变更的方案，并应在工程变更实施前与建设单位、设计单位、承包单位协商确定工程变更的价款。
4.监理工程师应及时收集、整理有关的施工和监理资料，为处理费用索赔提供依据。
5.凡设计合同以外的停工、窝工、用工、材料代用和材料追加等签证，监理工程师应审核无误后，报总监理工程师签认。
6.未经监理工程师质量验收合格的工程量，监理工程师应拒绝签认该部分计量及工程款支付申请。
7.监理工程师审核承包单位报送的竣工结算报表，再由总监理工程师审定，并与建设单位、承包单位协商一致后，签发竣工结算文件和最终的工程款支付证书。
工程保修阶段的监理工作
1.监理单位应依据委托监理合同的约定在工程质量保修期内，实施监理工作。2.保修阶段对工程修补、修复要求与施工阶段的监理工作一致。
3.监理人员应对建设单位提出的工程质量缺陷原因进行调搽分析，确定责任归属。对承包单位原因造成的工程质量缺陷，督促承包单位进行修复，对修复完毕的工程质量进行检查，合格后予以签认；对非承包单位原因造成的工程质量缺陷，监理人员应督促承包单位进行修复，并与检查确认，还应与建设单位、承包单位协商确定工程修复的费用。
施工阶段的合同管理
1.监理工程师应收集好建设单位与第三方签订的与本工程有关的所有合同的副本或复印件。
2.监督和检查合同的履行，坚持按合同条款办事，维护建设单位和承包单位的合法权益。保守商业机密。
3.协助建设单位签订于工程相关的后续合同
4.在施工过程中，如需工程暂停施工时，总监理工程师应根据暂停工程的影响范围和程度，与建设单位协商后，按照施工合同和委托监理合同的约定签发工程暂停令。总监理工程师应在施工暂停原因消失、具备复工条件时，及时签署工程复工报审表，指令承包单位继续施工。
5.当承包单位提出工程延期要求并符合施工合同文件的规定条件时，项目监理机构应按照施工合同中有关工期延期的约定，与建设单位和承包单位进行协商后确定批准工程延期的时间。当承包单位未能按照施工合同要求的工期竣工造成工期延误时，项目监理机构应按照施工合同规定从承包单位应的款项中扣除误期损害赔偿费。
6.项目监理机构收到工程变更单，总监理工程师必须根据实际情况、设计变更文件和其他有关资料，按照施工合同的有关条款，对工程变更的费用和工期做出评估。项目监理机构应根据于建设单位和设计单位共同签署得工程变更单监督承包单位实施。在总监理工程师签发工程变更单之前，承包单位不得实施工程变更。
7.当承包单位按照施工合同规定的期限程序提出费用索赔申请时，项目监理机构应依据下列内容公平合理的处理和解决费用索赔： 1)国家有关的法律、法规和工程项目所在地的地方法规； 2)本工程的施工合同文件
3)国家、部门和地方有关的标准、规范和定额； 4)施工合同履行过程中与索赔事件有关的凭证。
总监理工程师与承包单位、建设单位进行协调后，应在施工合同规定的期限内签署费用索赔审批表或发出要求承包单位提交有关索赔报告的进一步详细资料的通知。
8.出现合同争议后，项目监理机构应及时了解合同争议的全部情况，与合同争议的双方进行磋商和调解，当调解未能达成一致时，总监理工程师应在施工合同规定的期限内提出处理该合同争议的意见。
在合同争议的仲裁或诉讼过程中，项目监理机构接到仲裁机关或法院要求提供有关证据的通知后，应公正的向仲裁机关或法院提供与争议有关的证据。9.施工合同的解除必须符合法律程序。由于建设单位或承包单位违约导致施工合同解除时，项目监理机构应按照施工合同的规定，与建设单位和承包单位进行协商，确定承包单位应的款项或偿还建设单位相关款项，并书面通知建设单位和承包单位。
10.由于不可抗力或非建设单位、承包单位原因导致施工合同终止时，项目监理监理机构应按施工合同规定处理合同解除后的有关事宜。
施工阶段的监理资料管理
一 监理资料 施工阶段的监理资料应包括下列内容：(1)施工承包合同及委托监理合同文件(2)监理规划(3)监理实施细则(4)分包单位资格报审表(5)设计交底会议纪要
(6)施工组织设计（方案）报审表(7)工程开工/复工报审表及工程暂停令(8)工程变更资料(9)隐蔽工程验收资料(10)工程款支付证书(11)监理工程师通知单(12)监理工作联系单(13)报验申请表(14)会议纪要(15)来往函件(16)监理日志(17)监理周（月）报
(18)质量缺陷与事故的处理文件(19)分布工程、单位工程等验收资料(20)索赔文件资料(21)竣工结算审核意见书
(22)工程项目施工阶段质量评估报告(23)监理工作总结
二 监理资料的管理 2 监理资料的管理应由总监理工程师负责，并指定专人具体实施。监理资料必须及时整理、真实完整、分类有序。工程开工前，总监理工程师应与建设单位、承包单位对资料的分类、格式、份数达成一致意见。3 4 监理资料应在监理工作结束后及时整理归档。
监理资料的归档保存应严格按照保存原件为主、复印件为辅和按照一定顺序归档的原则。5 监理资料的组卷及归档内容应按照现行《建设工程文件归档整理规范》（GB/T50328-2001）的规定和建设单位的要求执行。6 监理文件的份数和提交时间，应按照委托监理合同的约定提交建设单位。
施工阶段的安全监督
1.工程监理单位应当审查施工组织设计中的安全技术措施或者专项施工方案是否符合工程建设强制性标准。
1.1.工程监理单位在实施监理过程中，发现存在安全事故隐患的，应当要求施工单位整改；情况严重的，应发工程暂停令要求施工单位暂时停止施工，并及时报告建设单位。施工单位拒不整改或者不停止施工的，工程监理单位应当及时向有关主管部门报告。1.2.工程监理单位和监理工程师应当按照法律、法规合工程建设强制性标准实施监理，并对建设工程安全生产承担监理责任。
2.监理单位应检查承包单位使用的机械设备和施工机具及配件，应当具有生产（制造）许可证、产品合格证。
3.严格查验承包单位施工人员的作业证书、电工、焊工等工种要求持证上岗。4.督促承包单位认真学习建设单位内部执行的有关安全生产的各种文件，有针对性地要求承包单位做好落实工作。
5.设备安装前，监理工程师须检查：机房荷载、消防、抗震、接地的证明。6.对于有割接工作的项目，应要求施工单位申报详细割接方案经总监理工程师审核后，报建设单位批准。由建设单位、监理单位、施工单位共同实施，切实保证割接安全。
7.对所有带业务局机房内施工的工程应重点审查施工组织设计中的安全措施、防火措施及施工人员管理办法。
通信电源设备的常见故障分析 篇3
【关键词】通信电源设备；故障；分析
一、引言
通信离不开电源，通信电源是通信的保障，所以保证通信电源系统的安全运行，对保证通信系统的畅通乃至通信的安全有着积极的意义。通信电源系统是对通信局站各种通信设备及建筑负荷等提供用电的设备和系统的总称。主要由备用发电系统、高压供电系统、变压器系统、不间断电源系统、后备电源系统、直流系统、接地防雷系统以及动力环境监控系统等多个子系统组成。电源系统故障分为一般性故障和紧急故障。一般性故障指不会影响通信安全的故障，包括交流防雷器雷击损坏、系统内部通信中断、单个模块无输出、监控单元损坏等；紧急故障指影响通信安全的故障，包括交流输入与控制损坏而导致交流停电、直流采样和控制电路损坏而导致直流负载掉电等。如果不能及时有效地对故障进行处理，将导致通信系统的瘫痪，带来严重的损失，因此，必须对通信电源常见的故障与处理给予充分重视。
二、交流配电单元的故障
1、防雷器单元
防雷器是由四个片状防雷单元组成，其中三个防雷单元具有状态显示功能，可以显示防雷单元是否处于完好状态。防雷单元窗口颜色为绿色时，表示防雷单元处于完好状态；某个防雷单元窗口颜色为红色时，则表示该防雷单元已损坏，应尽快更换防雷模块。
如果防雷器没有损坏，而监控单元报防雷器告警，就需要检查防雷器的接触是否良好，可以将防雷模块拔下来重插。如果是菲尼克斯的防雷模块，则需要检查底座是不是良好。
2、交流输入缺相
当监控单元或后台报告交流输入缺相时，确定真缺相则无需理会；如果交流实际没有缺相，那么可能是交流变送器出现故障。可以用万用表测量变送器的端子是否有3V左右的直流电压，如果某一个没有，则说明交流变送器损坏，应急解决办法是将该端子的检测线并到其他两个端子的任意一个上；长久解决办法则须更换交流变送器。
更换交流变送器的方法：首先必须断开电源系统的交流电和关掉监控单元的电源，否则可能对人身造成伤害或烧坏交流变送器。更换时如果连接线上没有标识，那么在拆交流变送器之前需要要做好相应的标识，否则在安装时会造成不便。
注意事项：安装好交流变送器后，需要检查连线无误后，方可送上交流电，然后打开监控单元的电源。核实交流显示是否与实际测量电压相符。
3、交流接触器不吸合
对于采用交流接触器自动切换的电源系统，如果交流接触器不吸合，那么可能是下面几个情况引起的：①交流输入的A相缺相；②交流接触器线圈供电保险丝烧坏(此故障出现在早期的电源柜)；③控制交流接触的辅助交流接触器损坏(早期电源上有辅助交流接触器)；④交流接触器控制板(CEPU板)出现故障；⑤交流接触器线圈烧坏。
解决方法是用万用表进行检查，断开交流输入用万用表测量交流接触器的线圈，如果开路，那么说明交流接触器损坏，更换交流接触器即可。
交流接触器更换方法：首先必须将电源柜的交流电断开，更换前将各个连接线用标签做好标识；由于这两个交流接触器是机械互锁的，所以要注意安装好交流接触器之间的辅助触点和控制线；将交流接触器两端的交流导线连接牢靠，不能有松动。
三、直流配电单元故障处理
1、监控单元出现直流断路器断开报警
如果直流断路器确实已经断开，属于正常报警，无需处理；若断路器没有断开，而监控单元报警，则是由于检测线出现断开所致。处理方法是检查断路器的检测线，也可以用“替换法”来定位问题所在。
2、直流断路器故障
蓄电池下电保护用的直流断路器使用的是常闭触点，在不控制的情况断路器是闭合的。如果给了断路器的断开控制信号而断路器不断开，说明断路器已经故障，更换即可。
3、直流输出电流显示不正确
直流电流显示不正确分两种情况：①显示值与实测值比较偏大或偏小，原因是电流传感器的斜率选择不正确，在监控中将调整斜率调整合适即可；②电流显示出现异常情况，非常大或电流值显示不稳定。对于用分流器检测电流的设备来说是检测通道不通导致的：一种可能是分流器两边的检测线接触不良，可以关掉监控单元的电源，取下检测线用电烙铁将其焊接好即可；另外一种可能就是检测线接插件插针歪或接触不好，可以用镊子之类的工具将歪针校正或将接插件插好即可。
四、整流器故障处理
1、整流器无输出
整流器不工作，面板指示灯均不亮
首先检查整流器的交流输入开关是否合上，其次检查整流器的输入熔丝是否熔断；另一种情况是模块可能发生故障，此时需要更换故障模块。
整流器输入灯亮，输出灯不亮，故障灯亮
首先用万用表测量交流输入电压是否在正常范围内(160－280Vac)，如果交流电压不正常，那么整流器处于保护状态；另一种情况是整流器出现了故障。
2、过热
整流器内部主散热器上温度超过85℃时，模块停止输出，此时监控单元有告警信息显示。模块过热可能是因为风扇受阻或严重老化、整流器内部电路工作不良引起，对前一种原因应更换风扇，后一种原因需对该电源模块进行维修。
3、风扇故障
风扇故障的特征是风扇在该转的时候不转。这时应检查风扇是否被堵塞，如果是，清除堵塞物；否则，则是风扇本身损坏或连接控制部分发生故障，需拆下模块进行维修。
4、过流保护
整流器具有过流保护功能。若输出短路，则模块回缩保护，输出电压低于20V时整流器关机，此时面板上的限流指示燈亮。故障排除后，模块自动恢复正常工作。
结束语
总之，电源作为通信系统的核心设备，是整个通信网络稳定运行的保障。因此，工作人员必须认真做好通信电源的维护工作，不断总结分析常见故障的原因和处理方法，做到有效预防、处理及时。要对大规模的通信网提供安全可靠的供电并保证通信不间断，同时在人员较少的清况下还要对种类繁杂、数量众多、分布广泛的电源设备进行日常维护和故障抢修，因此建立一套科学完善的通信电源维护机制和制度，实现维护工作效率最大化、科学化，使管理水平日益增高，以适应行业的更快速发展，就变得势在必行，这也是通信电源专业追求的目标。
医疗设备开关电源维修技术的探讨 篇4
医疗设备开关电源一般可以分为AC/DC和DC/DC两大类[2,3,4],一次电源AC/DC变换器输入为50/60Hz、220V交流电,必须经整流、滤波,体积较大的滤波电解电容是不可少的,且交流输入必须加上EMC滤波及使用安全标准的器件。二次电源DC/DC变换器用以进行功率转换,它是开关电源的核心部分,此外还有启动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。输出采样电路检测输出电压变化,并与基准电压比较,误差电压经过放大及脉宽调制(PWM)电路,再经过驱动电路控制功率器件的占空比,从而达到调整输出电压大小的目的。基本结构见图1。
开关电源损坏从损坏元件上大致可分为:(1)感性、容性和阻性器件损坏;(2)功率半导体器件损坏;(3)PWM IC损坏;(4)光电耦合器损坏;(5)其他,如晶振、风扇等电源器件损坏。
按电源工作流程上可分为:(1)交流输入故障;(2)DC/DC变换器故障;(3)驱动电路故障;(4)PWM电路故障;(5)取样电路故障。开关电源故障种类繁多,在此不能一一详列,下面结合实际维修实例对以上2种分类中典型维修技术进行探讨。
1 输入电路故障
医疗设备开关电源的输入电路一般包括开关、熔断丝、交流抗干扰电路和软启动电路等。开关、熔断丝和交流抗干扰电路故障很容易发现,其中开关损坏可以直接更换,但熔断丝损坏最好检查一下负载是否严重短路,并换上同样安培数的熔断丝通电时监测总输入电流。交流抗干扰电路故障一般因电容器使用时间长而失效较常见。软启动电路是开关电源保护电路之一,开关电源的输入电路大都采用整流加电容器滤波电路设计,在输入电路合闸瞬间。由于电容器上的起始电压为0,会形成很大的瞬间冲击电流。为此,医疗设备开关电源一般都在输入电路中设置防冲击电流的软启动电路。
常见的软启动电路有热敏电阻防冲击电流电路、SCR-R电路、继电器与电阻构成的电路、采用定时触发器与限流电阻的电路,以及过零触发的光耦可控硅与双向可控硅构成的电路等。下面以热敏电阻防冲击电流、电路为例简单说明其工作原理:热敏电阻分为正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)。PTC常态阻值较低。当有过大的异常电流流过时,因PTC自身发热使其电阻值迅速增加,变大电阻,起限流的作用;NTC热敏电阻在电源接入瞬间,阻值较大,达到限制冲击电流的作用。当电路处于正常工作状态时,电阻发热而使其阻值变小。NTC热敏电阻防冲击电流电路由于热敏电阻的热惯性,重新恢复原始阻值需要时间,当电源断电后又快速接通时起不到限流作用。
输液泵及部分小功率医疗设备电源中很多便采用PTC热敏电阻限流或NTC热敏电阻防冲击电流电路设计。其中,PTC热敏电阻在遭遇雷电或强电流的时候容易损坏,始终呈低阻态而通电便烧熔断丝。而NTC热敏电阻往往出现开路故障,导致一次电源DC无AC接入。
2 光电耦合器故障
光耦合器(Optical Coupler)亦称光电耦合器,简称光耦。是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把红外线发光二极管与光敏半导体封装在同一管壳内,当输入端加电信号时,发光二极管发出光线,光敏半导体接受光线就产生电信号,从输出端流出,从而实现“电-光-电”转换。它广泛应用于信号隔离、开关电路、脉冲放大、固态继电器(SSR)等电路中。另外,利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路,通过调节控制端电流改变占空比,达到精密稳压的目的。
光耦能实现电气隔离,还有抗干扰能力强、使用寿命长、传输效率高等优点[3]。但遇到光耦合器性能下降导致电路故障在医疗设备开关电源中还是比较多的。
例1:Philips BV25 X线机的电源不少临床医学工程人员都接触过。其中,因光电耦合器性能不良导致无法开机几乎成为该电源的通病。BV25主电源采用了无触点软启动电路设计。当220V接入时,一路变压器提供一组28V和多组7V电源,28V经整流稳压后得到+15V电压向电源控制板提供电源,7V供给各组光耦合器。电源板上H1若为绿灯,则大致可判断28V和7V输出正常。可控硅V1-V3及光耦(4N25)B1-B6性能不良均会导致开机失败,判断V3是否损坏需拆下测量,否则容易误判。
例2:OHMEDA 2000婴儿温箱,温度到设定值后继续上升,报“E013”。查维修手册提示为“Header not Switching off”。排除thermal switch故障后,最大可能是SSR内光耦合器的性能不良所致,更换该器件后温箱工作正常。
3 功率器件及外围电路故障
医疗设备开关电源和其他开关电源一样,功率器件是必不可少的。其中用的较多的有功率二极管、可控硅(SCR)和功率场效应管等。在维修过程中,功率器件是重点检查对象,此类器件的损坏,会导致开机保护或烧熔断丝。在维修中发现该类器件损坏时,除更换同参数器件外,还必须检查外围高压电容及限流或电流检测电阻。
例1:Alcon Universal II型超声乳化仪开机面板无显示,“Standby”灯闪烁,开关电源有“吱吱”声,可大致判断电源有保护动作。该电源用到了UC3842、UC3843和UC3854等PWM IC,各IC电流检测端均提示过流,且各供电端电压跳变。排除PWM IC及外围电路损坏后,重点检查功率器件,其中一路电源的开关管(IRF460)击穿,更换该场效应管后又检查了其外围电路,发现与其连接的C26高压电容(1KV)已击穿,更换C26后通电,主+24V输出正常,将机器所有连线恢复,各组电压正常且整机工作稳定。
例2:SHIMADZU OPESCOPE 50N型X线机监视器无显示,指示灯闪烁,该X线机总供电为220V,而监视器供电为110V,送修前操作人员单独对监视器加220V后指示灯不亮。该监视器电源采用STR 54041开关电源厚膜模块设计,其DS极已击穿,且D1722被击穿,更换后接假负载各路电源输出正常,恢复电路连线后指示灯亮,机内有“嗒嗒”声,但仍无显示,后检查发现行管Q9和保险电阻R71损坏,更换后整机工作正常。
4 PWM IC及外围电路故障
电源控制芯片与开关管组合在医疗设备开关电源中应用很普遍,一个电源甚至还会多处用到。PWM开关稳压或稳流电源的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件的导通脉冲宽度,使得开关电源与输出电压或电流等被控制信号稳定。PWM的开关频率一般固定,控制取样信号可以构成单环、双环或多环反馈系统,实现稳压、稳流及恒定功率的目的。同时,可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁及均流等功能。
在维修开关电源时,当整流滤波电路、开关管正常情况下,通常要检测PWM IC及外周电路是否正常,这样会达到事半功倍的效果。PWM IC基本上都存在IC供电、基准电压、驱动脉冲、电流检测及取样调整电路等。PWM IC供电一般是主电源经一电阻降压所得,通常称为启动电阻,若该电阻开路或变大,提供给IC供电低将导致电源不启动。当供电正常时,重点检查基准电压及驱动脉冲是否正常,然后监测电流传感端电压是否正常,接着要仔细检测传感支路。判断PWM IC自身故障的方法一般是通过测量引脚间阻抗或给供电端输入标称电压,观察基准电压是否准确。
例1:北美GS麻醉机+5V、+12V电源板无输出。该机器开关电源初级PWM IC芯片为UC3845,保险和主要功率器件完好,计划先检查PWM IC芯片供电、基准电压和电流检测端引脚电压,发现+300V正常,7脚无电压输入。原因是100K启动电阻开路。更换后,PWM IC供电正常,6脚输出脉冲波形稳定,+5V、+12V输出电压正确。
例2:Stryker腔镜监视器,电源由开关管BUK456、UC3824及外围电路组成。UC3842因第6脚与5脚短路而损坏,BUK456的DS极击穿,电流检测电阻开路,且脉冲输出端串联电阻开路,更换上述器件后,工作正常。若只是更换外围电路损坏器件,而未发现UC3842自身损坏,换上的器件在开机瞬间会重新损坏。因此,在维修中要排除PWM IC自身故障。
5 其他电源部件故障
在维修当中,往往会遇到一些并非电子器件完全损坏所致的故障。如电容容量变小、线路板部分隐蔽性接触不良、电源灰尘过多或散热不良导致电源不稳定及部分风扇控制电路故障致电源停振等。由于这类问题通过传统检测方法有些困难,因此,根据经验和分析采取替换方式排除。在维修医疗设备电源时,首先要对灰尘进行处理,可用吸尘器和大功率冷风机清除,在处理过程中要减少人体静电和防止线路板电容器对人体放电。对有大量风扇的电源一定要检查风扇的转速,特别是那些带转速控制或速度检测的风扇,不确定时可采取替换法解决。
例1:日立7170A生化仪+5V开关电源,开机正常工作几分钟后,电源指示灯由绿变灭,+5V输出停止,散热风扇无明显异常,功率部件和PWM IC正常,但在做完清洁后未接风扇电源无输出。换上普通的2线CPU风扇依然无输出,将该风扇测速线接上并连入线路板后,电源输入正常且可连续工作。因此,可得出原风扇因时间较长转速降低致电源停振的结论。以前,+24V也出现过此类问题,当时因设备使用较急更换了新的电源模块后恢复正常。
例2:TOSHIBA 240A型B超连续工作时间较长后电源外壳发烫,且经常出现过温保护。该类故障一般是因为内部灰尘过多或内部风扇转速变低致整个电源工作环境变差所致。将电源拆下彻底除尘,更换电源底部和背面风扇后电源温度明显下降,机器工作正常,且1年未出现故障。
6 小结
医疗设备种类繁多,大功率、大电流的开关电源在医疗设备中应用相当广泛。开关电源故障占医疗设备故障的60%以上[4]。因此,掌握开关电源的维修是每个临床医学工程人员的基本技能,也是难点。本文只结合实际维修经验对医疗设备开关电源的维修技术进行了探讨,希望更多同行专家提出宝贵意见并对医疗设备开关电源作进一步研究。
参考文献
[1]周志敏.开关电源实用技术-设计与应用[M].北京:人民邮电出版社,2003.
[2]刘亚芹.医疗器械中光电传感器引起的故障及其检测方法[J].中国医疗设备,2006,22(7):142.
[3]杨兆芳,李卫成.飞利浦移动式X线机BV25电源原理及维修实例[J].中国医学装备,2006,(4):54.
移动通信基站电源设备维护 篇5
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基站电源系统为移动主体设备及传输设备的配套支撑系统之一，涉及动力机械学、化学、电子通信与自动控制技术、计算机应用等多种专业学科知识。其维护工作的目的为保证通信设备获得持续、稳定、可靠的能源，为通信设备提供正常运行的环境，保证系统的安全。对此，维护人员需要具备一定的专业技能。
电源设备种类较多，受外界因素影响较大，如果维护不得力，设备总体的故障率就会很高，动力环境监控系统失去效用，运行成本开支大，基站不安全因素较多。为降低运营成本、防止蓄电池组早期报废，现就基站市电环境及对电源维护的重点进行分析，并提出解决方案。
一、基站市电环境因素
在整个通信行业中，移动通信基站所处的环境较为复杂，市电引入的建设因受基站环境条件限制，建设配置要求有所不同，维护要求有所差异，如许多基站建于高楼或高山上。客观上讲，基站的市电环境大多没有交换局要求高，但对电池的质量要求较高，这给蓄电池组的配置、维护和管理增加了许多困难，如果维护不当，将会造成电池组的早期失效。
(1)高楼基站
此类基站处于城市中，一般情况下供电较为稳定。
影响市电停电时间较长的两大因素为：
当城市能源较为紧张时，供电部门对城市压负荷，该问题一般发生在夏季，用户端电话压低，出现市电故障，此类情况多为业主无自备油机发电，故障时间一般不超过24h。对于此类问题，应采取在动力环境监控系统配合下的限制直流负荷措施，防止蓄电池组过放电，事后加强蓄电池的维护充电。
(2)高山基站
指远离城市的乡村山丘基站，此类基站使用农电，对市电建设要求较高。笔者认为此类基站的建设应根据当地情况及安全条件选用较高的市电引入方式，有条件的最好采用10kV高压市电引入。在农村电力供应中，高压市电引入较380V市电引入稳定，并且受人为因素的影响小。如有可能，可配置一台自动发电机组，以实现交流供电自动化。基站位于农村山丘，由于移动油机不便接入发电，基站配置一台自动发电组，因市电问题而产生过放电的情况，加之动力环境监控系统的配合，系统出现问题也能及时处理。这样能确保市电引入稳定、可靠，保障通信畅通。
(3)一般基站
无论什么基站都应注重市电引入建设，任何一个基站的市电引入都将经历一个从建设到维护、再根据当地市电状况进一步优化完善的过程，以保证在当市电被阻断时能可靠地接入固定油机或移动油机对电池组进行充电。因此，移动油机发电接入应建立“移动油机发电制度”，保证在动力环境监控系统的配合下，进行及时、可靠、安全的操作，做好蓄电池维护。
二、蓄电池维护
蓄电池维护是整个电源维护工作中的重点，一切电源维护都围绕此项工作展开。一般说来，阀控式铅酸电池维护的关键在于控制环境的温度及电池的充放电，因此控制好电池的充放电是蓄电池维护的重要环节。电池的充电分为浮充充电和均衡充电。所谓浮充，是指在市电正常时，蓄电池与开关电源并联运行，开关电源输出电压符合蓄电池厂商的要求，一般为
2.23V/只，用于满足电池的自放电、氧循环的需要。从定义可知，浮充电压只能满足电池的自放电、氧循环的需要，不能作为电池放电后的补充充电。蓄电池的补充充电是通过开关电源的均衡充电来完成的。均充时，充电电压提高到2.35V～2.40V/只,以小于或等于0.10C10A的电流对电池充电，其充电过程的控制是通过对开关电源的设置，由开关电源智能控制实现的。在日常维护中，可通过动力环境监控系统定期对其进行检查，以防范整流设备参数的改变，避免造成电池受损。
1.电池选型配置
蓄电池使用不当，将直接影响电池以后的运行效果及使用寿命，特别是基站电池受市电影响较大，更应注重其选用技巧。在基站电池选型时应重点考虑负载性质及负荷大小、机房荷载要求和电池基本支持时间3个因素。
(1)负载性质及负荷大小：包括主体设备用电量、传输设备用电量和监控设备用电量。
(2)机房荷载要求：房屋经过处理后的荷载。出于安全考虑，当所有设备安装完毕后不得超过建筑荷重。
(3)电池基本支持时间：主要指交流供电设备出现故障后的应急处理时间，通常根据市电条件确定其支持时间，一般选择8~10h支持时间。
基站主体设备对电源的要求没有交换设备高，基站电源的阻断不至于造成数据丢失不能恢复，无需两组电池并联使用。经过我们长期使用观察，在基站市电环境下，两组电池并联不利于电池长期在恶劣条件下使用，因为两组电池完全处于两个不同的化学集合中，受电池连线及螺母拧紧等因素影响，不易将两组电源的内阻保持一致，经过一段时间运行后，电池内阻发生变化而使个别电池因长期得不到补充充电产生落后电池，从而使电池容量受损的概率较一组电池单独使用时要高。笔者认为基站电池配置一组为好。
2.预检预修
任何设备故障的发生都有一个从积累(不安全因 素的增大超过其设备允许极限)到集中爆发的过程。我们只有进一步熟悉它所处的环境因素对其的影响，主动采取防范措施，才能掌握维护工作的主动性。
影响电源设备正常运行的三大因素：季节变化对电源的影响；人为因素对电源系统的影响；设备的老化
(1)季节变化对电源的影响：入冬后雨雾天气下，户外线路绝缘能力降低，取暖电器增加，是电源故障多发期；另外，盛夏天气湿度大，绝缘能力相对较低，制冷电器大规模增加，是电源故障多发期。为防止重大事故发生，消除事故隐患，应加强安全检查，检查重点为市电引入线路、变配电设备和空调机组等。
(2)人为因素对电源系统的影响：对于农村公用变压器接380V或220V电源，应防止因火零线搞错而造成重大故障。
(3)设备的老化：此类故障多为电缆线路老化。
三、重视电源辅助设备动力环境监控系统的建设和维护
基站动力环境监控系统是保证移动配套设备在无人值守条件下正常运行的远端在线重要测试工具，是配套设备维护基础网络，因此加强基站动力环境监控系统的维护管理是保障远端电源系统稳定、可靠运行的基础。基站动力环境监控系统维护工作的重点为防范系统误告警情况，提高系统稳定性，完备系统测量功能，基本任务为：
(1)保证基站动力环境监控系统运行畅通，定期清理转存重要信息，防止病毒侵袭。
(2)保证基站动力环境监控系统的配套设备电气检测性能、设备控制性能、系统告警性能、重要维护技术指标、网络指标符合标准。
(3)合理调整系统网络，保证系统安全运行，提高设备利用率，延长系统设备使用时间，发挥其最大效能。
(4)迅速准确地排除故障，避免因系统故障对配套设备造成的影响和因延误设备维护时机造成损失。(5)采用新技术，优化系统配置，改进维护方式，提高工作效率。
关于低压成套开关设备产品的设计 篇6
【关键词】低压；成套设备；设计；控制
0.引言
低压成套开关设备（包括控制设备）是由一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护及调节等设备，是组装式产品，一般由专业制造厂商生产完成全套装置供货。装置中的每台设备各按其电气主回路和二次回路图纸进行组装元器件和布线，使用时则可一台或多台设备并列安装成为成套装置。低压成套开关设备产品量大面广，涉及国家建设和人民生活的各个方面，据统计，低压成套开关设备担负着我国80%左右的电能输出和消费。由于低压成套开关设备深入到生产现场、公共场所、居民住宅等地点，因此，国家基于此类设备的性能和使用涉及公民人身安全和健康、环境保护以及国家安全等方面，从2002年起就将其列入第一批强制性认证产品。实施十一年来的事实也证明，这项措施对保障产品质量是很有必要的，且效果很好。
现就对多年来本企业生产低压成套开关设备在产品设计方面谈点体会总结，供大家参考。
1.产品设计原则
产品设计必须遵守以下三个基本原则：
1.1符合用户要求
低压成套开关设备产品主要是根据用户来图设计生产的，并在用户指定的现场对号入座安装、运行。很明显，每台产品的性能、参数都必须100%符合现场要求，否则将无法使用。这是生产企业必须树立的全心全意为用户服务的观念，也是产品设计者必须遵守的第一条基本原则。在设计前，设计者必须明了用户的要求和意图，以便根据用户合理的愿望和要求确定方案的取舍，这就要求设计者不仅仅只收集技术资料，还要充分听取用户的意见和要求，并在设计中尽可能满足之。设身处地为用户着想， 应成为设计人员的座右铭。
1.2符合国家标准
国家标准是国家为保证产品的质量在安全、可靠、合理、经济等各方面必须达到规定要求的一项标准性的法规。低压成套开关设备产品适用的国标是 GB7251.1 《低压成套开关设备和控制设备第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备》，国家标准是设计者的工作准则，必须严格执行。生产企业要使自己立足于社会，取信于民，就必须树立“质量第一”、“质量就是生命”的观念，保证生产的产品符合国家标准，所以产品设计者必须在满足用户要求的同时，必须严格执行“国标”进行产品设计，保证产品质量。
1.3符合3C认证实施规则
如上所述，低压成套开关设备产品是国家强制性的认证（即3C认证）产品。为此国家制定了 CNCA-《电气电子产品类强制性认证实施规则 低压电器 低压成套开关设备》和《强制性产品认证管理规定》。其中规定：“凡列入《中华人民共和国实施强制性产品认证的产品目录》的产品，必须经国家指定的认证机构认证合格、取得指定认证机构颁发的认证证书、并加施认证标志后，方可出厂销售、进口和在经营性活动中使用”；“认证机构根据工厂质量保证能力要求和认证产品一致性，每年至少一次对工厂进行监督检查”。检查中若发现质量有偏离，视其情节，重者严惩直至收回证书。由此可见，规则（定）严格，治法严明，监控得力，企业必须按“规”生产，马虎不得，且要经得起检查和考验，否则代价惨重。作为产品设计者，务必高度重视，认真协助企业建立并保持质量体系，严格把关，确保低压成套产品持续稳定地符合认证要求。
2.产品设计内容和步骤
（1）彻底弄清用户（或代理设计单位）提供的订货图纸或清单。
（2）按订货情况，广泛收集市场信息，必要时需收集当地有关的电网系统参数（包括短路电流、防雷、接地类型以及供用电部门对无功补偿、谐波控制的要求等）。调查相关的关键元器件和材料在市场上的供货情况，若是强制性产品还必须进行相关问题的查询并选择当前有效的产品。
（3）进行设计。设计时除合理满足用户要求外，必须严格遵照国家标准，正确选择成套产品的系统主电路和控制电路图，合理选取关键元器件和材料。根据工厂自身的特点和能力，设计确认成套产品的主要技术参数。成套开关设备主要技术参数有：额定电压（包括额定工作电压、额定绝缘电压和额定冲击耐受电压）、额定电流范围、额定短时耐受电流等级、额定峰值耐受电流、设备的过电压类别及额定冲击耐受电压值、污染等级和绝缘材料组别、防触电保护类别、电气间隙和爬电距离、额定分散系数、外壳防护等级以及电击防护措施等。
（4）实际生产中，应对初步设计产品进行审核。必须核对和确认所设计的成套产品型号、规格及其关键元器件和材料都在本企业3C证书和型式试验报告的覆盖范围内，才可直接绘制本成套产品的总装配图、开孔图、系统图、电气原理图和接线图（表），最后汇总所有相关设备（包括元器件）和材料的型号、规格提交本企业供应部门订货和或本企业安排生产。否则还应按下列情况进行相关运作。
1）如果产品型号、产品所用的关键元器件和材料（包括主进线开关、母排、绝缘支撑件）、涉及产品安全设计、电气结构、证书内容等发生变更或认证机构规定的其他事项发生变更时，应向认证机构提出变更申请，获得批准后方可进行变更，将批准后的变更内容提交供应部门，并绘制生产所需的图样供车间使用。
2）除主进线开关、母排、绝缘支撑件外，其他关键元器件和材料的变更可以向工厂的技术负责人申请，技术负责人按程序对认证产品中使用的关键元器件和材料的变更进行审查和认定，获得批准后可以进行变更和生产，同时必须保存变更记录以备认证机构的监督抽查。
（5）根据已通过本公司的技术负责人和质量负责人审核批准的供电系统和电气原理图，绘制产品的元器件装配图、接线图（表）等供车间使用；完成必须外协的配件如金属构架制作加工的资料；完成必须与产品一起交付使用的全套产品图样（纸）及安装和使用说明书等技术文件资料。
3.产品设计存在的问题和建议
低压成套开关设备是一种定型产品，一般有如下特点：（1）通用性，（2）适用性强，（3）容易更新换代。当前我国生产和应用较多的低压开关柜，如GGD、GCK、GCS等，都是过去国家机械工业部某部属单位进行统筹、开发、推荐使用的成熟产品。但近十几年来，因（下转第188页）（上接第42页）国家体制改革取消了机械部，原有兼管上述工作的单位没有了。但是机电产品制造行业这些统筹性工作（包括行业的许多新技术的开发、推广应用），对广大生产企业来说，则大多是不可能独立去完成的。目前某些生产企业为了应付眼前的生产和认证需要，只得沿用已有的十几年前产品资料，自编产品目录的办法。这样搞法，应该说只是权宜之计，长期下去，无疑会影响到我国机电产品行业的技术进步，甚至有朝一日，在国际上（见面） “相形见拙”，那就更不好了。
为此建议：当前最好组织全国性的机电产品制造行业协会（假如还没有的话），由协会牵头进行统筹考虑、协调，有选择地恢复过去那些行之有效的工作，使低压成套设备产品的制造与时俱进，让装备企业的产品设计有更多的选择。若能如此，企业幸甚，行业幸甚。
【参考文献】
[1]CNCA-01C-010：2013电气电子产品类强制性认证实施规则低压电器 低压成套开关设备[S].
开关电源设备论文 篇7
5.1 材料和部件的强度
5.1.1 一般要求
成套设备应由能够承受在规定的条件下可能产生的机械应力、电气应力及热应力的材料构成, 以保证成套设备及其部件的结构和安装方式能安全恰当地组装和连接。为了减少对可能产生于电气装置的各种危险以及外部对其的影响, 还要求应采取必要的防护措施。
成套设备壳体的外形和结构应适合其用途。这些壳体和结构件可以采用不同的材料, 例如:金属的、绝缘的或它们的组合材料等。
5.1.2 耐腐蚀
为了确保防腐, 成套设备应采用合适的防腐材料或在裸露的表面涂上防腐层, 同时还要考虑使用及维修条件。
5.1.3 耐紫外线辐射
对于用合成材料制作的或用金属材料制作但完全用合成材料包覆的, 且用于户外安装的成套设备的壳体和外装部件, 应由能抗紫外线 (UV) 辐射的材料构成。
5.1.4 绝缘材料的耐热和耐着火性能
5.1.4.1 一般要求
由于内部电气的作用, 绝缘材料会受到热应力的影响, 这种变化会降低成套设备的安全性, 因此绝缘部件的功能不应该受到正常使用的发热、非正常发热和着火的影响。
5.1.4.2 绝缘材料耐热性能
制造商应给出证明成套设备所选用的绝缘材料温度指标的依据。如果没有此数据, 成套设备的绝缘材料应能承受至少持续70℃的高温, 应用试验来验证绝缘材料的耐热性。
5.1.4.3 绝缘材料耐受非正常发热和着火的性能
由于内部电效应, 用来作为固定载流部件的绝缘材料需要承受热应力, 其损坏会影响成套设备的安全性能, 这类绝缘材料部件不应再现遭受非正常发热和着火的有害的影响。
制造商可以提供有关绝缘材料适合性的数据以证明符合其要求。如果没有此数据, 对成套设备的绝缘材料承受的灼热丝顶部的温度应如下:
——用于固定载流部件的部件: (960±15) ℃;
——用于固定在嵌入墙内的部件: (850±15) ℃;
——其他部件, 包括保护导体和嵌入阻燃墙内的部分: (650±10) ℃;
注: (PE) 保护导体不作为载流部件考虑。
5.1.5 部件的机械强度
所有的壳体和隔板包括门的闭锁装置和铰链, 应具有足够的机械强度以能够承受正常使用时和短路条件下所遇到的应力。
可移动部件的机械操作, 包括所有的插入互锁, 在成套设备安装好之后, 应保证操作机构的良好性能。
5.1.6 起吊装置
如果需要, 成套设备的壳体上应装配支撑最大允许负载所需的部件, 配备合适的起吊装置, 以保证成套设备的运输安全。
5.2 防护等级
5.2.1 对机械冲击的防护
成套设备的壳体应提供防止机械撞击的防护等级, 如果需要, 应按GB/T 20138—2006的规定执行。
5.2.2 防止触及带电部件以及外来固体的侵入和液体的进入
成套设备的IP代码通常是指防护外部尘埃或颗粒以及潮湿的气体进入内部或防护空间, 而不会造成任何有害的影响。当成套设备在其正常使用条件下, 应不会造成成套设备操作人员接触到任何危险的带电体。
由成套设备提供的防护等级, 应按照GB 4208用IP代码表示。
对于户内使用的成套设备, 如果没有防水的要求, 下列IP值为优选值:
IP00, IP2X, IP3X, IP4X, IP5X。
封闭式成套设备在按照制造商的说明安装好后, 其防护等级至少应为IP2X, 成套设备下面的防护等级至少应为IPXXB。
对于无附加防护设施的户外成套设备, 第二位特征数字应至少为3。
注:对于户外成套设备, 附加的防护设施可以是防护棚或类似设施。
如果没有其他规定, 在按照制造商的说明书进行安装时, 制造商给出的防护等级应适用于整个成套设备。
成套设备某个部分的防护等级与主体部分的防护等级不同, 制造商则应单独标出该部位的防护等级。
例如:操作面IP20, 其他部位IP00。
成套设备的IP等级应由试验验证来确定, 只有在进行了适当的试验或使用预装式外壳的情况下才能给出, 对没有进行过验证的成套设备, 不应给出IP值。
户外和户内安装的封闭式成套设备, 打算用于高湿度或温度变化范围很大的场所时, 应采取适当的措施 (通用和/或内部加热、设置排水孔等) 以防止在成套设备内产生有害的凝露。成套设备在任何时候, 都应保持规定的防护等级。
尽管本部分把电击防护的要求作为一个独立的项目, 但是对电击的防护也涉及在防护等级的要求中。
5.2.3 可移式部件的防护等级
成套设备所给出的防护等级一般适用于可移式部件的连接位置。
如果在可移式部件或抽出式部件移出以后, 成套设备不应保持原来的防护等级, 制造商与用户应达成采用某种措施以保证足够防护的协议。制造商给出的资料可以代替这种协议。
5.2.4 内部隔室的防护等级
IP代码的另一个作用就是标定出成套设备内部隔室的防护等级, 这包括人身防护, 并可以防止成套设备内的物体从一个隔室转移到另一个隔室。成套设备用挡板或隔板进行隔离的典型形式见GB 7251.1—2005中7.7的规定, 内部隔离形式的典型示例见GB 7251.1—2005的附录D。
5.3 电气间隙和爬电距离
5.3.1 一般要求
电气间隙和爬电距离按GB/T16935.1—2008的规定, 用来提供成套设备内的绝缘配合。
成套设备内部安装的器件, 在正常使用条件下也应保持规定的电气间隙和爬电距离。作为成套设备的组成部分的装置的电气间隙和爬电距离, 应符合相关的产品标准的要求。
考虑到壳体或内部屏障可能出现的变形, 同时也包括短路所导致的变形, 如有必要, 应采用测量的方式验证电气间隙和爬电距离。
根据GB 7251.1—2005中表14和表16的规定, 成套设备的电气间隙是依据额定冲击耐受电压确定, 爬电距离依据额定绝缘电压确定。其值在确定选取时, 应采用最高电压的额定值来确定单独电路的电气间隙和爬电距离。
电气间隙和爬电距离适用于相对相、相对中性线, 如果中性导体直接连接在大地上则为相对地及不同电路的导体之间。
对于裸带电导体和端子 (例如:与电器元件和电缆接头连接的母线) 其电气间隙和爬电距离至少应符合与其直接相连的电器元件的有关规定。
短路电流不大于成套设备标称的额定值时, 母线间、连接线间及母线与连接线间的电气间隙和爬电距离不应永久性减小至成套设备的规定值以下。由于短路导致的壳体或隔板、挡板、屏障的变形, 不应永久地使电气间隙和爬电距离减小到规定值以下。
如果成套设备包含有抽出式部件, 则有必要验证它在试验位置和分离位置时是否符合电气间隙和爬电距离的规定值。
5.3.2 电气间隙
电气间隙应足以达到能承受电路中标称的额定冲击耐受电压 (Uimp) 。电气间隙的最小值应为GB 7251.1—2005中表14的规定值, 进行过冲击耐受电压试验的情况除外。
测量电气间隙的方法见GB 7251.1—2005的附录F。
5.3.3 爬电距离
成套设备电距离的最小值应为GB 7251.1—2005中表16的规定值。
制造商依据成套设备的额定绝缘电压 (Ui) 来确定爬电距离。给出的额定绝缘电压不应小于额定工作电压。爬电距离还应符合成套设备规定的污染等级及在额定绝缘电压下的相应的材料组别。爬电距离是以预期污染等级为依据的。如果用户无异议, 制造商可以假定为污染等级3 (例如, 存在导电性污染, 或者由于凝露使干燥的非导电性污染变成了导电性污染) 。同时, 爬电距离是污染等级和所使用的绝缘材料 (材料组别) 的相比电痕化指数的函数。
在任何情况下, 爬电距离都不应小于相应的最小电气间隙。
测量爬电距离的方法在GB 7251.1—2005的附录F中给出。
注:对于无机绝缘材料, 例如玻璃或陶瓷, 不产生漏电起痕, 其爬电距离不需要大于其相关的电气间隙。但建议考虑击穿放电危险。
由于加强筋对污染物的影响以及其较好的干燥效果, 因此可以明显地减少泄漏电流的形成。如果使用最小高度2mm的加强筋, 在不考虑加强筋数量的情况下, 可以减小爬电距离, 但应不小于规定值的0.8倍, 而且不应小于相关的电气间隙。应根据机械要求来确定加强筋的最小底宽。
5.4 电击防护
5.4.1 一般要求
成套设备中的器件和电路的布置应便于操作和维修, 同时要保证必要的安全等级。
当成套设备安装在一个符合GB16895.21的系统中时, 下述要求用来确保所需的防护措施。
注:普遍可接受的防护措施可依据GB/T 17045—2008和GB16895.21—2004的规定。
那些对于成套设备特别重要的防护措施在5.4.2～5.4.3中给出。
5.4.2 基本防护
5.4.2.1 一般要求
基本防护是防止直接接触危险带电部件的一种防护。
基本防护可利用成套设备本身适宜的结构措施, 也可利用在安装过程中采取的附加措施来获得对直接接触的防护。可要求成套设备制造商给出相关资料。
例如:安装了无附加设施的开启式成套设备的场地, 只有经过批准的人才允许进入。
基本防护措施可以选择5.4.2.2和5.4.2.3中的一种或多种防护措施。如果相关标准没有规定, 则应由成套设备的制造商选择适宜的防护措施。
5.4.2.2 使用绝缘材料提供基本绝缘
危险带电部件完全被绝缘材料包覆, 绝缘材料只有在被破坏后才能去掉。
绝缘材料应采用能够承受使用中可能遇到的机械、电和热应力的材料制成。
注:例如用绝缘材料将带电部件包覆。
通常单独的漆层、搪瓷或类似物品的绝缘强度不应满足基本绝缘的要求。
5.4.2.3 挡板或壳体
靠空气绝缘的带电部件应安置在能够提供至少有IPXXB (也可按IP2X) 防护等级的壳体内或挡板的后面, 以防止触及危险的带电部件。
对不高于地面1.6m范围内的可触及壳体的水平顶部表面的防护等级至少应为IPXXD。
考虑到外部影响, 正常工作条件时, 挡板和壳体均应可靠地固定在其位置上, 使它们有足够的稳固性和耐久性以维持要求的防护等级并适当的与带电部件隔离。可导电的挡板或壳体与被保护的带电部件的距离应不小于5.3规定的电气间隙与爬电距离的值。
在有必要移动挡板、打开或拆卸壳体的部件 (门、覆板和同类物) 时, 应满足下述条件之一:
a) 使用钥匙或工具, 也就是说只有靠器械的帮助才能打开门、盖板和联锁装置;
b) 在由挡板或壳体提供基本防护的情况下, 只有在挡板和壳体复位后才可以开始供电。在TN-C系统中, PEN导体不应被隔离或断开。TN-S和TN-C-S系统中, 中性导体不需要隔离或断开。
例如:用隔离器对门进行内部联锁, 仅在隔离器断开时, 门才能被打开, 而且当门打开时, 不使用工具不可能闭合隔离器。
c) 中间挡板提供的防止接触带电部件的防护等级至少为IPXXB, 此挡板仅在使用钥匙或工具时才能移动。
5.4.3 故障防护
5.4.3.1 安装要求
成套设备应依据GB 16895.21—2004进行设计安装并采取相应的防护措施。对于一些特殊用途的安装场合 (如铁路、船舶等) , 防护措施应由成套设备制造商与用户协商而定。
5.4.3.2 自动断电保护
5.4.3.2.1 一般要求
每台成套设备应有保护导体, 便于电源能自动断开, 以提供如下保护:
a) 防止成套设备内部电路故障引起的后果 (例如:基本绝缘损坏) ;
b) 防止通过成套设备供电的外部电路故障引起的后果 (例如:基本绝缘损坏) ;
保护导体的具体要求见5.4.3.2.2和5.4.3.2.3。
保护导体 (PE、PEN) 时鉴别要求见GB 7251.1—2005中的7.6.5.2和本部分的表2。
5.4.3.2.2 防止成套设备内部电路故障对保护导体的要求
成套设备所有的裸露导电部件应连接在一起, 并连接至供电保护导体上, 或通过接地导体与接地装置连接。这种连接可以用金属螺钉、焊接或其他导体实现, 或通过单独的保护导体实现。GB 7251.1—2005表3适用于采用单独保护导体的情况。
注:需要对成套设备的金属部件进行预处理, 尤其是用耐磨涂覆层, 如采用粉末喷涂处理。
应按照GB 7251.1—2005的8.2.4.1验证成套设备的裸露导电部件与保护电路接地的连续性。
为保证其保护电路连接的连续性, 应满足如下要求:
a) 当把成套设备的一部分取出时, 如例行维修, 成套设备的其余部分的保护电路接地连续性不应中断。
如果采取的措施能够保证保护电路有持久良好的导电能力, 而且载流容量足以承受成套设备中流过的接地故障电流, 那么, 组装成套设备的各种金属部件则被认为能够有效地保证保护电路的连续性。
注:除非是为特殊用途设计, 否则软金属管不可以作为保护导体。
b) 在盖板、门、遮板和类似部件上面, 如果没有安装超过特低电压 (ELV) 的电气装置, 通常的金属螺钉连接和金属铰链连接则被认为足以能够保证电的连续性。
如果在盖板、门、遮板等部件上装有电压值超过特低电压限值的器件时, 应采取附加措施, 以保证接地连续性。这些部件应按照GB 7251.1—2005中表3A配备保护导体 (PE、PEN) , 此保护导体的截面积取决于电器元件工作时的额定电流In。如果器件的额定电流不大于16A, 则为此用途而设计的等效的电连接方式 (如滑动接触、防腐蚀铰链) 也认为是满足要求的。
不能用装置的固定安装方式与保护电路连接的, 应采用符合GB 7251.1—2005中表3A规定的导体连接到成套设备的保护电路上。
成套设备的裸导电部件在下述情况下不会构成危险, 则不需与保护电路连接:
——不可能大面积接触或用手抓住;
——或由于裸露导电部件尺寸很小 (大约50mm×50mm) , 或被固定在其位置上, 不可能与带电部件接触。
这适用于螺钉、铆钉和铭牌, 也适用于接触器、继电器的衔铁、变压器的铁芯 (除非它们带有连接保护电路的端子) 、脱扣器的某些部件等, 不论其尺寸大小。
如果可移式和/或抽出式部件配备有金属支撑表面, 而且它们对支撑表面上有足够的接触力, 则认为这些支撑面能充分保证保护电路的接地连续性。
5.4.3.2.3 防止成套设备的外部电路故障对保护导体的要求
成套设备内部保护导体的设计应使它们能够承受在成套设备的安装场地可能遇到的由于外电路故障引起的最大热应力和电动应力, 导体结构部件可以作为保护导体或其中的一部分。
原则上, 除了以下所提到的情况外, 成套设备内的保护电路不应包含分断器件 (开关、隔离器等) :
——只有经过批准的人才可以借助工具来拆卸保护导体的连接片 (这些连接片可能是为了满足某些试验的需要) ;
——当利用连接器或插头、插座切断保护电路连续性时, 只有当带电体已经不带电了, 保护电路才可以断开, 在带电体重新通电之前必须保证恢复保护电路的连续性。
如果成套设备中的结构部件、框架、外壳等是由导电材料制成的, 则保护导体不须与这些部件绝缘。对某些保护器件的导体包括连接到单独接地极的导体应绝缘。这适用于电压操作故障的检测装置也适用于变压器中性线的接地连接。
与外部导体连接的成套设备内的保护导体 (PE、PEN) 的截面积应不小于GB 7251.1—2005附录B中的计算公式规定求得的值。所应考虑的最大的故障电流、故障持续时间以及相关带电导体的短路保护器件 (SCPDs) 的限值见GB 7251.1—2005中8.2.3.2.4。
对于PEN导体, 下述补充要求应适用:
——最小截面积应为铜10mm2或铝16mm2;
——PEN导体的截面积不应小于所要求的中性导体截面积;
——结构部件不应用作PEN导体, 但铜或铝制安装轨道可用做PEN导体。
——在某些应用场合, 例如大的荧光照明装置, PEN导体的电流可能达到较高值, 可以根据成套设备制造商与用户之间的专门协议, 配备其载流量等于或高于相导体的PEN导体。
外部保护导体端子的详细要求见GB 7251.1—2005的7.1.3。
5.4.3.3 电气隔离
成套设备电路的电气隔离是用来防止因电路的基本绝缘损坏而触及带电的裸露导电部件时出现电击电流。
5.4.3.4 用全绝缘进行防护
采用“全绝缘”防护的成套设备称为Ⅱ类设备。
采用全绝缘防护必须满足以下要求:
a) 元器件应用双重或加强的绝缘材料完全封闭。壳体上应标有从外部易见的符号“回”。
b) 壳体上应不存在因导电部件穿过而可能将故障电压引出壳体外的部位。
这就是说, 对金属部件, 例如由于结构上的原因必须引出壳体的操作机构的轴, 应按成套设备中所有电路的最大的额定绝缘电压和额定冲击耐受电压与带电部件绝缘。
如果操作机构是用金属做的 (不管是否用绝缘材料覆盖) , 应按成套设备中所有电路的最大额定绝缘电压和最大额定冲击耐受电压提供的绝缘等级。
如果操作机构主要是用绝缘材料做的, 若它的任何金属部件在绝缘故障时变得易于接触, 也应按成套设备中所有电路的最大额定绝缘电压和最大额定冲击耐受电压与带电部件绝缘。
c) 成套设备准备投入运行并接上电源时, 壳体应将所有的带电部件、裸露导电部件和附属保护电路的部件封闭起来, 以使它们不被触及。壳体提供的防护等级至少应为IP2XC (见GB4208) 。
如果保护导体需要与成套设备外的负载连接, 则该成套设备应配备连接外部保护导体的端子, 并用适当的标记加以区别。
在壳体内部, 保护导体及其端子应与带电部件绝缘, 并且裸露的导电部件应采用与带电部件相同的方式进行绝缘。
d) 成套设备内部的裸露导电部件不应连接在保护电路上, 也就是说裸露导电部件不包括在保护电路的防护措施中, 这同时也适用于内装电器元件, 即使它们具有用于连接保护导体的端子。
e) 如果成套设备的门或覆板不使用钥匙或工具就能打开, 则应配备用绝缘材料制成的挡板, 它不仅提供非故意触及可接近带电部件的防护, 而且也可防止非故障触及在打开覆盖后接近裸露导电部件。因而, 无论如何此挡板不使用工具应不能拆卸。
5.4.4 稳态接触电流和电荷的限制
如果成套设备内部含有断电后还存有稳态接触电流和电荷的装置 (如电容器) , 则要求装有警示牌。
用于灭弧和继电器延时动作等的小电容器, 不应认为是有危险的器件。
注:如果在切断电源后的5s之内, 由静电产生的电压降至直流60V以下时, 非故意的接触不认为是有危险的。
5.4.5 对经过允许的人员接近运行中的成套设备的要求
根据成套设备制造商与用户的协议, 经过允许的人员接近运行中的成套设备必须满足GB 7251.1—2005中7.4.6.1～7.4.6.3中的一项或几项要求。这些要求应作为5.4电击防护措施的补充。当经过允许的人员获准接近运行中的成套设备时, 可借助工具或用解除联锁的方法打开柜门进行工作。当柜门重新闭合时, 所有联锁应自动恢复。
开关电源设备论文 篇8
随着无线通信技术的发展, 信号的传输量、传输速度都有很大的提升, 对于手持设备, 从最初的2G文字时代到3G图片时代, 再到现在的4G视频时代, 每个时代都伴随着新技术的产生。4G系统 (即LTE系统) 是3GPP系统指定的下一代系统, 其两大主要特点是多输入输出 (Multiple Input Multiple Output, MIMO) 和正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) , 4G系统可以提供高达100 Mb/s甚至更高的数据传输速率, 不仅支持语音业务, 还能支持视频等业务。随着传输速率的提高, 信号的峰均比 (Peak-to-Average Power Ratio, PAPR) 也会提高。对于2G和3G系统 (如WCDMA、EDGE) , 其PAPR约为3.5d B, 但对于LTE系统, 由于采用了正交频分复用的调制方法, 其PAPR会上升到8~10 d B[1], 如图1所示。高PAPR信号会对手持设备中的功率放大器产生更高的需求, 为了保证信号的线性度, 功率放大器往往要进行功率回退, 这样降低了功率放大器的工作效率。同时一般的手持设备中的功率放大器常使用线性稳压电源 (LDO) 进行供电, 功率放大器只能在达到峰值功率时提供最高效率, 而大部分时间功率放大器都无法有效利用输入的功率, 无用功率会转变为热能, 这会降低功率放大器的工作效率, 使得部分电量白白损失。
为了满足4G信号的需求, 提高功率放大器的工作效率, 多种技术被应用到功率放大器的设计中, 这些技术大体分为两类, 一种是对功率放大器的输入信号进行处理, 一种是根据输入信号采用开关电源代替稳压电源对功率放大器进行供电。文献[2]-[4]采用了数字预失真 (DPD) 的方法来提高功率放大器的效率, 这种方法通过产生一个与失真信号相反的信号并将其输入到功率放大器, 以抵消失真信号产生的影响, 但其控制电路较为复杂, 在手持设备中受面积制约。文献[5]-[7]采用了Doherty的结构来针对高PAPR信号, 这种电路在基站中应用较为广泛, 在手持设备中的匹配较难处理。文献[8]-[10]采用了包络跟踪 (Envelope Tracking, ET) 技术, 通过输入信号的包络变化, 利用控制电路来动态调节功率放大器的漏极电压, 以降低功率放大器的静态功耗, 提高效率, 这种控制电路正尝试应用于手持设备中, 但技术尚不成熟, 且效率的提高不是非常明显。本文基于文献[10]的包络跟踪技术, 从功率放大器的需求出发, 通过采用线性回归曲线方法构建出MRF9742工作效率最大化条件下漏极电压与输入信号功率的曲线, 并根据此曲线设计了一种开关电源以及控制电路, 在工作频率为2.35 GHz时使用开关电源比使用稳压电源的效率有较明显的提升, 提升的最大值为11.7%, 在相同输出功率情况下PAE比文献[10]中提高了4.6%。
1 功率放大器供电电压确定
本设计是针对手持设备, 故功率放大器选取应用于手持设备的功率放大器芯片MRF9742, 将该芯片的模型利用Agilent公司的ADS2011软件进行仿真。先确定静态工作点为偏置电压取2.0 V, 取电源电压为固定值5 V, 直流电流取1 m A, 为了满足LTE信号的要求, 确定其工作频率为2.35 GHz。之后利用负载牵引进行匹配电路设计, 确定MRF9742功率放大器的电路图, 将该电路进行仿真, 通过扫描输入功率的变化得到如图2所示PAE的曲线。此功放的PAE最大值为50.1%, 此时对应的输入功率为23 d Bm, 5 V的电源电压能够满足功放的工作需求, 但是当输入功率增大时, 电源电压不能满足功放的需求, 同时当输入功率降低时, 电源电压又会有剩余, 从而有一部分的功率被白白消耗。为了使得功率放大器总能保持最大效率进行工作, 可以采用开关电源对功率放大器供电, 以保持功率放大器漏极电压随着输入功率的变化而变化。
为了实现此目标, 首先要确定PAE与漏极电压的关系。可以让输入功率Pin保持不变, 动态扫描功率放大器的漏极电压Vdd, 仿真出功率放大器的功率附加效率PAE与漏极电压Vdd的关系曲线, 从曲线中找出功率附加效率最大值时对应的漏极电压值, 这样就得到了一组Pin与Vdd的值。取Pin=20 d Bm, 扫描Vdd, 当PAE取最大值时对应的Vdd=5.785 V, 如图3所示。同理改变Pin, 继续仿真功率放大器的功率附加效率PAE与漏极电压Vdd的关系曲线, 可以得到PAE最大时相对应的Vdd值。将PAE与Vdd的对应值利用线性回归算法进行拟合, 可以得到如图4所示的拟合直线, 即当功率放大器的漏极电压与输入功率满足Vdd=0.325 5 Pin-0.47时, 可以使得功放的效率最大, 同时Vdd的大部分取值小于6 V, 能满足手持设备输入功率的需求和供电电源的要求。
2 包络跟踪开关电源电路设计
为了提高功率放大器的工作效率, 满足拟合出来的功率放大器输入功率Pin与Vdd的关系, 可以采用包络跟踪的方法来进行控制电路的设计。该电路可以采集功率放大器输入信号的包络, 并将其放大作为控制信号, 将这个控制信号作为开关电源中MOS管的驱动, 用来控制开关电源的占空比, 进而控制开关电源的输出电压。由于本设计针对手持设备需要对功率放大器MRF9742进行供电, 故此包络跟踪开关电源电路通过一个脉冲宽度调制 (PWM) 模式的降压电路 (Buck-Convertor) 来实现。其基本电路包括包络检测电路、误差放大电路、比较电路和驱动电路等, 如图5所示。
图5中的误差放大电路 (EA) 将输出的电压Vdd返回值与输入电压Vin进行比较, 经放大产生一个输出电压VEA作为比较电路的输入, 同时误差放电电路可以进行频率补偿以保证系统的稳定性。PWM比较电路用于比较VEA与参考电压Vref, 其输出结果是逻辑高电平和低电平, 将这两个变化电平输入到驱动电路中来驱动MOS管, 通过控制MOS的导通时间来控制开关电源的占空比。MOS管、电感、二极管、电阻和电容构成降压电路的形式, 其中功率放大器PA用并联的电阻与电容来等效。为了保证电感上电流的连续性, 在理想情况下降压电路的输入与输出满足如下关系:
其中D为开关的占空比, Vpower为电源电压。在PWM模式下, 开关的周期保持不变, 只是导通时间发生变化, 故可以通过改变开关的导通时间来控制其占空比。根据上述得到的功率放大器的漏极电压与输入功率的拟合直线, 可以得到:Vdd=DVpower=0.325 5 Pin-0.47。此时的包络跟踪控制电路的输出电压与输入功率成线性关系, 调节电路中各参数值以满足此关系式。在Virtuoso中画出PWM型降压电路图, 如图6、图7所示。
3 功率放大器开关电源仿真
将该功率放大器利用变化的电源对其供电, 其他参数保持不变。利用ADS软件进行仿真, 可以得到该功放的使用开关电源与稳压电压对应的PAE, 如图8所示。根据图8可得, 在工作频率为2.35 GHz时, 使用开关电源的功率放大器比使用稳压电源的功率放大器PAE提高10%左右, 提升的最大值为11.7%。表1总结了使用开关电源与稳压电源功率放大器的参数。
4 结论
本文通过对手机功率放大器芯片MRF9742利用负载牵引进行匹配电路设计, 使其工作频率在2.35 GHz满足TD-LTE信号的需求。之后为了保证该功率放大器工作效率的最大化, 在保持输入功率不变的条件下, 确定了此时PAE最大时漏极电压的取值, 同时利用线性回归算法, 拟合出漏极电压与输入功率的关系直线。为了实现此关系直线, 在开关电源控制电路采用包络跟踪控制电路实现。最后利用ADS软件进行仿真, 可以得到该功率放大器使用开关电源供电时比使用稳压电源供电时效率提高10%左右, 提升最大值为11.7%, 这样可以提高电源的使用效率, 从而延长手持设备的使用时间。
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焊接电源(设备)如何安全用电 篇9
焊接设备
1.所有交流、直流电焊机的外壳, 均须装设保护性接地或接零装置。
2.焊机的接地装置可用铜棒或无缝钢管作接地极打入地里, 深度不小于1m, 接地电阻小于4Ω。
3.焊接的接地装置可以广泛利用自然接地极, 但氧气和乙炔管道以及其他可燃易爆用品的容器和管道, 严禁作为自然接地极。
4.自然接地极电阻超过4Ω时, 应采用人工接地极。
5.弧焊变压器的二次线圈与焊件不应同时存在接地 (或接零) 装置。
6.所有电焊设备的接地 (或接零) 线, 不得串联接入接地体或零线干线。
7.连接接地线或接零线时, 应首先将导线接到接地体上或零线干线上, 然后将另一端接到电焊设备外壳上, 拆除接地线或接零线的顺序则恰好与此相反, 应先接地 (或接零) 。
8.焊条电弧焊机应安装焊机自动断电装置, 使焊机空载电压降至安全电压范围内, 既能防止触电又能降低空载损耗, 具有安全和节电的双重作用。选用时应要求其主要技术参数满足以下要求:
引弧起动时间≤40ms;
空载电压≤18V;
断电延时为1±0.5s内;
起动灵敏度≥300Ω, 并≤500Ω。
9.焊机工作负荷不应超出铭牌规定。指在允许的负载持续率下工作, 不得任意延长时间超载运行。焊机应按时检修, 保持绝缘良好。
焊接电缆
1.应具备良好的导电能力和绝缘外层。一般是用纯铜芯线外包胶皮绝缘套制成。绝缘电阻不得小于1MΩ。
2.电缆要轻便柔软, 能任意弯曲和扭转, 便于操作。因此电缆芯必须用多股细线组成, 如果没有电缆, 可用相同导电能力的硬导线代替, 但在焊钳连接端至少要用2～3m长的软线连接, 否则不便于操作。
3.焊接电缆应具有较好的抗机械性损伤能力, 耐油、耐热和耐腐蚀等性能, 以适应焊接工作的特点。
4.焊机与配电盘连接的电缆线, 由于其电压较高, 除应保持良好的绝缘外, 长度宜不超过2～3m, 如确需用较长的导线时, 应采取间隔安全措施, 即应离地面2.5m以上, 沿墙用瓷瓶布设。严禁将电源线拖在工作现场地面上。
5.焊机与焊钳 (枪) 和焊件连接导线的长度, 应根据工作时的具体情况决定。连接导线太长会增大电压降, 太短则不便于操作, 一般以20～30m为宜。
6.焊接电缆的截面积应根据焊接电流的大小, 按规定选用, 以保证导线不致过热而损伤绝缘层。
7.焊接电缆应用整根的, 中间不应有接头。如需用短线接长时, 则接头不应超过2个。接头应用铜导体, 连接坚固可靠, 并保证绝缘良好。
8.禁止利用厂房的金属结构、管道、轨道或其他金属物搭接起来作为导线使用。
9.焊接电缆应放在电弧附近或炽热的焊缝金属旁, 避免高温烧坏绝缘层。横穿道路、马路时应加遮盖, 避免碾压磨损等。
10.焊接电缆的绝缘装置应定期进行检查, 一般为半年检查1次。
安全操作
1.安全检查:在开始工作前要检查接地或接零装置、绝缘装置及接触部位是否完好可靠等。
2.个人防护:应穿戴干燥完好的工作服、皮手套、绝缘鞋等。
3.换焊条:操作时一定要戴皮手套, 禁止用手和身体随便接触二次回路的导电体;身体出汗衣服潮湿时, 切勿靠在带电的钢板或坐在焊件上工作。
4.金属容器内或金属结构上焊接:操作中触电的危险性最大, 必须穿绝缘鞋, 戴皮手套, 垫上橡胶板或其他绝缘衬垫, 以保证焊工身体与焊件间绝缘。同时, 应设有监护人员, 随时注意操作人员的安全状态, 遇有危险时立即切断电源进行救护。
开关电源设备论文 篇10
1 电力行业节能减排分类
一般而言, 节能减排分为直接的节能减排和间接的节能减排, 其中直接的节能减排是指减少能源利用量, 提高能源利用效率, 降低生产产品的单位能耗, 积极采用先进的生产工艺、技术、装备会产生较好的节能减排效果;而间接节能减排, 指通过优化工艺流程、调整生产结构、减少生产的中间环节、提高寿命和产品性能等措施来达到节能减排的效果, 间接节能的实现途径比较广泛。具体应重视以下几方面: (1) 发电领域。采用高效、节能的发电机设备, 采用洁净煤以及先进的监测和控制等工艺, 还包括余温余热发电设备、机组空冷设备、先进的锅炉等。 (2) 在输配电领域。采用高效、节能的高压封闭式组合电器、电网无功补偿设备、非晶合金变压器、复合式组合电器、智能综合保护装置系统等。 (3) 电力调度及客户端管理领域。采用先进的电力市场运营管理系统, 科学进行节能管理调度, 并对最终用户进行节约用电的宣传和鼓励等。
2 电力行业节能减排发展过程
据相关资料反映, 近年来, 我国线路损耗率约为7.7%, 高于美国的6%和日本的3.9%。非晶合金配电变压器产品其空载损耗仅为普通变压器产品的1/4左右, 具备空载损耗以及负载损耗低的明显特点。故非晶合金配电变压器符合节能要求, 值得提倡使用。为此各省市电力公司推广非晶合金配电变压器。其次是封闭式组合电器 (GIS) 高压开关成套设备具有占地面积小、维护工作量小、可靠性及安全性强等特点, 是首选的高压开关装置。应用电力电子技术进行节能在我国目前和将来有十分重要的意义, 静止无功补偿装置是用以晶闸管为基本控制元件的固态开关, 用电力电子技术来替代传统的电气开关, 可以快速、频繁地投切电容器和电抗器来改变输配电系统的阻抗参数, 具有显著改善电能质量和节能的效果。
高压开关设备作为对电能的生产、输送、分配、使用起控制、保护作用的电力设备, 其生产过程以及运行中的节能减排是电力设备节能减排的有效组成部分。近年来高压开关产品的研发一直遵循着高可靠、高性能、小型化、集成化、智能化和免维护的原则, 以高技术含量的核心器件和新技术、新工艺、新材料为主线进行发展, 并呈现出一些新的特点。比如复合式开关设备产品备受青睐, 由于其同时具有完全敞开式和完全封闭式开关设备的优点, 因此近年来电力企业为方便电站扩建广泛采用复合式组合电器。继国产550、750、1 100 k V高压复合式组合电器已形成商业化生产能力并取得多个销售业绩之后, 252、550、800、1 100 k V等各电压等级的复合式组合电器的市场前景被业界看好。这是因为复合式组合电器结合了传统的敞开式开关设备以及全封闭开关设备两者的长处, 既具有占地少、可靠性高、维护工作少等全封闭开关设备具有的优点, 又有传统的敞开式开关设备便于增容扩建的优点。具体说来, 对于电厂电站而言复合式开关设备的优势在于: (1) 完全解决了户外隔离开关和接地开关运行可靠性问题。同时由于各功能模块的组合和内置, 大大减少了对地绝缘和主持套管的数量 (仅为常规敞开式开关设备的40%左右) 。这也大大减少了绝缘套管因环境污染造成对地闪络的概率, 有助于提高设备运行的可靠性, 减少了设备的维护工作量。 (2) 由于功能模块的组合, 缩短了设备间接线距离, 减小了设备的布置尺寸, 这正好达到了小型化以及紧凑型的效果。相对于传统的空气绝缘也就是全敞开式开关设备, 大大缩小了高压开关设备纵向布置尺寸, 占地面积仅为常规敞开式开关设备50%左右。 (3) 由于制造厂广泛采用模块化生产、组装和运输, 现场施工安装更为简单、方便、快捷;同时减少了变电站所用的支架从而节省了钢材用量。又由于复合式开关设备安装基础小、工程量少、混凝土用量少, 因此相对传统变电站而言, 安装基础建设的工作量和费用开支大大降低。 (4) 由于复合式开关设备部件的模块化, 生产制造以及现场安装调试非常灵活, 特别适用于老旧变电站的升级改造。复合式开关设备正是适应欧洲20世纪50年代和60年代老旧变电站的改造要求而兴起, 显著地减少了老旧变电站升级改造的施工难度和投资规模, 同时也提高了可靠性。
由此可见, 高压复合式开关设备这些优点正好符合电力工业节能减排的要求。从目前开关设备市场份额看, 国内开关生产企业在800 k V及1 100 k V开关设备市场占据主导地位 (这得益于国家有关部门提倡的国产化) ;550 k V组合电器、断路器、隔离开关等开关设备国外品牌略占上风;而252 k V和126 k V组合电器、断路器、隔离开关等开关设备则完全由国内企业占主导。由此可见, 国内开关设备制造企业必将进一步占领各电压等级市场, 成为电力设备主导供应商, 这正好为我国电力工业中开关设备节能减排工作创造了有利条件。
开关设备的小型化一直是各制造厂商和电力用户追求的目标, 这是因为小型化符合间接以及直接节能减排的原则。小型化产品不仅能减少使用者占地面积, 而且还可以节约能耗和材料, 因此, 小型化产品是电力用户比较推荐的产品, 如126、252 k V组合电器产品采用三相共箱 (隔离接地开关室以及母线室等气室) 的结构、小型化的三工位隔离开关和接地开关以及模块化生产和安装, 使得其市场份额正在变大。用户对大容量、配用大功率的纯弹簧以及液压弹簧操动机构的产品需求较大。随着用电负荷的增大, 大容量产品的需求与日俱增。近年来, 多个开关生产企业对原有的定型产品采取增容措施, 对新产品采取了大容量设计理念。当前, 252 k V开关设备产品额定电流5 500 A、额定短路开断电流63 k A, 550 k V产品额定短路开断电流63 k A已经成为趋势。而且, 结构精巧、性能可靠的液压弹簧机构 (不足是该类操动机构依赖进口, 成本高) 成为市场的高端主流需求。与此同时, 如何保证开关设备制造的可靠性和稳定性, 也是各生产企业密切关注的问题, 这是因为可靠性是开关设备的首要要求, 可靠性上不去, 节能减排工作也就无从谈起。
环保和节能减排密切相关, 环保水平的提高是节能减排工作的重要组成部分。随着环保生活被大家共同提倡参与, 采用环保绝缘介质是高压开关设备技术新的发展方向。目前中压充气柜 (CGIS) 有充氮气或者混合气体的, 高压六氟化硫 (SF6) 开关设备的充气压力尽量小些, 以此来减少六氟化硫这一温室气体的使用和排放, 这也就减少了六氟化硫气体生产过程中耗能, 降低了生产制造开关设备带来的对环境的影响。
3 电力行业节能减排的措施
对于开关设备的节能减排尤其直接节能, 主要从下面四个方面考虑。
1) 母排、导线的选择:首先是母排、导线的电阻率越小越好, 减少电能损耗亦可提高设备使用寿命和安全可靠性。对于大电流回路, 导电排应尽量采用弧型表面, 或采用空心管状结构, 增大载流量的同时又减少了材料的消耗。
2) 壳体材料的选择:尽量减少通电时产生的涡流损耗。以中压开关柜为例, 对大电流回路穿墙固定板采用割槽后嵌铜条或直接采用不锈钢板等非导磁材料的隔板, 都可以有效地防止过热。
3) 开关设备结构的选择、优化与改进:以结构简单可靠、减少接触电阻、降低温升为目标。如高压组合电器应全面向三相共箱的结构、小型化的三工位隔离/接地开关以及模块化生产和安装方向发展;中低压开关柜的结构应可靠实用, 多选用固定柜以及空气绝缘的方案, 应该努力提高装配工艺和质量;对于中低压断路器, 应尽量少用绝缘固封结构的灭弧室, 操动机构应该简单、省电。
开关电源设备论文 篇11
【关 键 词】智能化；高压开关设备；GIS；高压断路器；高压熔断器
【中图分类号】 V242.3+1【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0254-01
随着智能电网建设的不断推进，智能化高压开关设备受到了人们越来越多的关注和重视。作为智能电网的重要输配电设备，智能化高压开关设备的可靠和安全运行对于电力系统的稳定运行至关重要，因此本文就智能化高压开关设备技术的发展进行探讨，以期为促进电力系统的安全运行提供一些有益的参考。
1. 智能化高压开关设备的概述
1.1 智能化高压开关设备的定义
智能化高压开关设备是“十一五”时期装备工业集传统的机械装置和电子产品、电子技术于一身的机电一体化新一代产品。到目前为止，智能化高压开关设备只是一个泛指，相关专业还没有规范的术语和定义。对于一个元件而言，可以理解为按照智能化的要求植入一个或多个元素或功能，如通信接口、传感器等；对于开关成套设备，如开关柜、配电设备等，可以理解为对一个系统的综合要求，诸如自动化、在线监测、互动化等。
1.2 智能化高压开关设备的结构
智能设备是含传感器的一次设备与智能组件的结合体，智能化高压开关设备的组成包括以下部分：高压开关设备、传感器/执行器、智能组件，其中智能组件通过传感器/执行器与高压开关设备形成有机整体，实现与宿主设备相关的测量、控制、监测、计量和保护等功能。
智能组件（Intelligent component）是面向单一一次设备的综合测控集，由若干智能电子装置（IED）集合组成，在满足相关标准要求时，还能够承担保护、计量等功能，强调功能实现的一体化。智能组件包括过程层网络通信和站控层网络通信，遵循IEC 61850通信协议；组件内可有不同的交换机配置方案，应该采用优先设置、流量控制、VLAN划分等技术优化过程层网络通信。
2. 智能化高压开关设备的特征
（1）控制网络化。智能化高压开关设备不仅能够完成继电保护控制命令，还能够根据IEC 61850规约通信，CB/DS/ES/FES能够正确执行网络遥控命令。
（2）测量数字化。根据IEC 61850规约通信，高压开关设备控制器、光电压互感器、光电流互感器和合成单元，能够通过网络传输相关数字化测量和检测信息，分别在就地和远方显示一次主设备接线形式、状态信息、报警信号及状态监测结果。
（3）功能一体化。智能化高压开关设备的功能是高度集成的，具体说来：相关测量、控制和监测的融合设计，传感器植入技术和光互感器的一体化设计，各监测IED的集成设计。
（4）操作程序化。智能化高压开关设备能够接受程序化操作命令，自动按照规定的时间和逻辑闭锁要求逐一完成各指令所规定的操作。
（5）信息互动化。智能化高压开关设备包括过程层网络通信和站控层网络通信，遵循IEC 61850规约通信协议。智能组件内所有IED都接入过程层网络，需要与站控层网络有信息交互需要的IED，还要接入站控层网络，如测控装置等。
（6）状态可视化。各监测IED的监测结果，按照“唯一性标识、故障部位、故障类型、风险程度”的报文格式，通过过程层网络向主IED报告自评估结果。
（7）监控诊断远程化。通过无线网络通信可以实现与智能化高压开关设备的信息交互，从而达到远程监控诊断功能。
3. 智能化高压开关设备技术的发展趋势
3.1 气体绝缘全封闭组合电器（GIS）的智能化
GIS的智能化是一个跨学科的综合课题，其是具有众多功能和丰富通信接口的系统。在GIS智能化的实施中，关键问题主要包括：
（1） 智能操控回路。传统变电站中，GIS机构操作回路和操作箱的控制回路分别由一次、二次回路厂家设计，这容易造成寄生回路和成本上升。而智能变电站中，开关智能终端的就地化使得操控回路的一体化设计成为可能，并带来如下益处：智能GIS设计时，考虑在开关智能终端的防跳回路基础上增加机械故障防跳机制，防跳回路在印制板上实现，能够提高一次设备的集成化和智能化程度，同时占用空间更小；在智能GIS中，由开关智能终端统一采集位置结点信息并通过GOOSE服务转发给各二次设备，可以大大减少辅助结点的数量；断路器总位置信号、三相不一致信号可以在开关智能终端内通过软件逻辑实现，不需要额外的继电器串、并联合成回路；取消电气联闭锁的硬件回路，减少对厂家的依赖。
（2） 在线监测。目前国内GIS的故障率较高，主要运行问题集中在内绝缘、气密性和操作机构等几个方面，在线监测需要重点开展GIS局部放电监测、断路器机械故障在线监测、电寿命监测等方面的工作。
（3） 电子式互感器的应用。近年来电子式互感器在我国的应用日益增多，取得了一定的工程应用经验，但同时也暴露出如下问题：常规二次设备电磁兼容试验不能完全满足要求，需要对试验手段进行完善；与继电保护装置的分工和配合问题；相关计量规程的修订和合并单元的定位。
（4） 汇控柜方案。GIS的智能化伴随着电子设备的就地化，这意味着传统的汇控柜已经不能满足需求，需要从以下几个方面进行改进：完备的信息交互、全环境适应性、温湿度控制系统可靠性的提高。
3.2 高压断路器的智能化
目前世界上先进的工业国家，都十分看好智能化高压断路器的发展前景，加大了研究的投入和开发的力度。在高压断路器智能化实现的过程中，还有很多需要解决的技术和问题：（1）关键技术问题。智能化高压断路器需要解决的关键技术问题包括微机技术、传感技术、抗电磁干扰技术和信号处理技术。（2）寿命问题。由于电子设备的使用寿命要低于高压电气设备本身的寿命，要解决这一矛盾必须从设计、制造和改善运行条件等几个方面着手，采用模块化设计，以提高设备的使用寿命。（3）经济问题。智能高压断路器的价格较传统断路器高，但在电子设备不断降价的情况下，监测设备价格也在不断降低。
3.3 高压开关柜的智能化
智能化高压开关柜集保护、监测、控制与故障诊断为一体，具备数字显示、高压开关显示和对外的双向数据通信等通过。智能化高压开关柜是用新的传感器采集信息，用计算机处理信息，用计算机网络传输信息和用数字与波形显示信息，并对开关设备的重要参数进行连续的在线监测，不仅可以提供设备现有的状态，而且还能分析各种重要参数的变化趋势，识别存在的故障，为设备的状态维修提供依据，从而增大设备的维修保养周期，提高设备的利用率，减少维修保养的费用。
3.4 高压熔断器的智能化
现有的高压熔断器存在以下缺点：一是往往都是针对大过载电流的情况，即在大电流过载情况下，通过熔体自行熔断实现分断保护；而在低过载电流情况下，老式的喷逐式熔断器在分段较小的短路电流时可能出现不能灭弧，甚至爆炸等问题。二是熔断器的时间——电流特性（安秒特性）的稳定性和运行性相对较差，并且适应性单一。近年来，国内外推出了智能化熔断器，美国通用电气公司研究的“智能化高压限流熔断器”已经可以达到外形尺寸小、额定电流大和高分断能力的要求，并且可以从外来控制熔断器动作。
参考文献
[1] 田召庚.浅谈高压开关设备的使用现状和改进发展趋势[J].中国电子商务，2011（11）
[2] 郭乐.气体绝缘全封闭组合电器智能化的几个关键问题探讨[J].华电技术，2012，34（9）
开关电源设备论文 篇12
我国特高压开关设备主要是指平高 (河南平高电气股份有限公司, 简称平高) 、新沈高 (沈阳新东北电气高压开关有限公司, 简称新沈高) 、西开电气 (西安西开高压电气股份公司, 简称西开电气) 的GIS和H-GIS。现论述1100k V GIS和H-GIS产品。
1 主要技术性能
1100k V主要技术性能见表1、表2。
2 平高ZF27-1100 (L) /Y6300-50型全GHS
该设备由我国自主研制, 主接线为一进一出, 共2个间隔, 包含2台断路器、5组隔离开关、8组接地开关、3支避雷器、6支套管以及500多米长的管道母线。
2.1 主要技术参数
晋东南站1100k V GIS额定电压为1100k V, 额定短时耐受电流为50k A, 额定电流为8k A (主母线) /6.3k A (进出线回路) 。
断路器断口数为2, 额定短路开断电流50k A, 首相开断系数1.3, 其分闸时间≤30ms, 合闸时间≤120ms, 每相分、合闸并联电阻值600Ω。通过5000次机械稳定性试验, 操动机构为液压型式。
2.2 主要技术特点
该站1100k V GIS主要技术特点包括:
(1) 断路器的灭弧采用主断口与电阻断口并联开断的双断口设计, 有效降低了分、合闸操作时产生的系统过电压。主断口采用动触头带动静触头反向运动的双动结构, 开断性能优异。
(2) 断路器采用液压操动机构, 液压操动机构为整体模块式构造, 无管路、无渗漏, 外观简洁, 机械寿命达到5000次。
(3) 隔离开关采用带有并联电阻的结构, 有效降低了操作时的过电压。动触头设有消弧设置, 开断环流能力达到8k A/400V。
(4) 为便于安装、运行和维护, 在设备的适当位置设置了波纹管, 以方便安装调整, 满足地基不同的沉降要求以及应对由温差引起的热胀冷缩的影响, 为此部分支撑采用滑动模块。
(5) 该GIS采用自动监测装置, 能够对断路器机械特性、灭弧室弧触头的损耗、气体压力、局部放电、故障位置等参量进行监控。
2.3 各组成部分的设计
(1) GCB。GCB的结构由主开断部2断口、电阻开断部2断口构成。在GCB开断部的上部设置了600Ω的电阻, 合闸时通过约10ms的插入, 抑制合闸电涌;开断时通过主开断部开断电流后, 以开断电阻电流的2段式开断方式抑制分闸电涌的大小。开断时根据燃弧时间, 电阻体中流通15~35ms的电流。BTF开断及失步开断连续进行等电阻体发热大时, 对下一次合闸有待机时间的限制。所以导入了通过自动监视装置计测实际开断的电流, 对电阻体的发热进行自动计算, 显示出至下次合闸操作时的待机时间系统。
1100k V GIS用断路器灭弧室利用双动原理, 形成双向吹弧, 缩短开断时间;同时采用混合压气式原理, 优化压气缸尺寸, 利用电弧能量提高压气室内气体压力, 从而降低了机构操作功, 具有较强的短路开断能力。
1100k V GCB主要技术参数见表3。
(2) 1100k V GCB配置的大功率液压操动机构。1100k V GCB配置的大功率液压操动机构结构主要包括:主断口用操动机构、电阻断口用操动机构、连接机构、储能器、油泵等。
液压操动机构为整体模块式构造, 输出功率大, 性能安全可靠, 液压管路内置, 可靠的动、静密封结构, 最大限度地减少液压损失和漏油环节, 外观简洁、新颖。为满足电阻断口与主断口分、合闸时间配合特性要求 (电阻断口提前主断口合闸、延迟分闸) , 灭弧室主断口由一组大功率液压机构操动, 用于主断口的开断和关合。另设置一组小功率液压机构单独操动电阻断口, 用于电阻断口的开断与关合操动。为满足2个断口的配合时间要求, 机构配置了同步装置, 实现了2套液压系统按预定时间进行同步运动功能。
(3) 隔离开关。1100k V DS结构, 其接点是电动弹簧操作驱动。设置有500Ω的电阻体, 设计上考虑的是合闸、分闸时断口电压大时的重燃弧经由此电阻发生放电。据此来抑制隔离开关电涌的水平。
对晋东南的布置方式, 用EMTP对各种情况下隔离开关的电涌大小进行解析的结果是:无电阻时, 最大为2328k V (2.59pu) ;有电阻时, 最大1242k V (1.38pu) 。考虑到LIWV为2400k V, 可知采用带电阻的隔离开关, 其可靠性较高。
(4) 避雷器。避雷器采用了具有平稳的V-I特性、保护性能优良的避雷器构造。主母线上设置了罐式避雷器, 线路侧及变压器侧通过设置瓷柱型避雷器实现绝缘协调。结构上氧化锌阀片为4柱并排结构, 电位分担靠金属屏蔽环来进行。这种不使用电容器的简单的结构提高了电气的可靠性。
另外, 阀片的结构坚固, 这种结构可以耐受运输时的振动。