供電段范文

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篇1

【論文摘要】通過(guò)結(jié)合國(guó)內(nèi)牽引供電綜合自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)需求，根據(jù)實(shí)際工程項(xiàng)目提出并設(shè)計(jì)了一種適合供電段操作和運(yùn)行維護(hù)人員的教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)，該方案軟硬件結(jié)合，具有投資低，便于學(xué)員快速入門上崗，也便于升級(jí)換代的特點(diǎn)。

1引言

隨著鐵路大規(guī)模提速，東南沿海主要千線正在逐步實(shí)現(xiàn)電氣化，牽引變電站基本采用了最新的綜合自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)于新建供電段和既有舊的電氣化線路，對(duì)值班和運(yùn)行維護(hù)及管理人員都提出了較高的專業(yè)供電技能要求，采用以往的課堂教學(xué)模式難以直觀對(duì)學(xué)員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，同時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都在投運(yùn)狀態(tài)，無(wú)法滿足學(xué)員的操控需求。借鑒國(guó)內(nèi)國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，采用全仿真模擬教學(xué)軟件進(jìn)行教學(xué)已經(jīng)在飛行員、機(jī)車司機(jī)等職業(yè)培訓(xùn)領(lǐng)域得到推廣，但該類系統(tǒng)投資巨大，對(duì)學(xué)員文化和專業(yè)基礎(chǔ)要求高，難于適應(yīng)基層站段人員的應(yīng)用需求。

因此，有必要采用全新的綜合自動(dòng)化教學(xué)培訓(xùn)方式對(duì)學(xué)員進(jìn)行仿真培訓(xùn)。設(shè)計(jì)的教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)首先要直觀，便于學(xué)員操作，盡量與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用模式保持一致，這樣通過(guò)教學(xué)培訓(xùn)可快速滿足崗位上崗要求，能很快適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的工作，安到廁利地完成操作維護(hù)任務(wù)。同時(shí)也要利用 計(jì)算 機(jī) 網(wǎng)絡(luò) 和流行的多媒體教學(xué)的手段，加速學(xué)員的知識(shí)培養(yǎng)和動(dòng)手操作，從設(shè)備內(nèi)部熟悉系統(tǒng)的工作原理和掌握故障排查方法。

2設(shè)計(jì)原則

為實(shí)現(xiàn)基層運(yùn)行人員快速熟悉和掌握現(xiàn)場(chǎng)綜合自動(dòng)化的目標(biāo)，充分利用軟硬件資源，按典型牽引變電所進(jìn)行設(shè)備配置，一次設(shè)備全部采用模擬方式，主變和電容等一次設(shè)備可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行知識(shí)講解，斷路器和隔離開(kāi)關(guān)為保證操作的直觀性，需要配備模擬機(jī)構(gòu)。wWw.133229.COM由于電站設(shè)備的備用設(shè)計(jì)，可按半個(gè)牽引變電站進(jìn)行硬件系統(tǒng)配置，實(shí)際操控完全滿足全站的操作要求，對(duì)于備用電源自投，可采用軟件模擬方式進(jìn)行培訓(xùn)教學(xué)。考慮到需要進(jìn)行保護(hù)模擬和測(cè)量模擬，需要外配電壓電流源，通過(guò)其調(diào)節(jié)可直觀進(jìn)行保護(hù)試驗(yàn)和測(cè)量觀察。

系統(tǒng)構(gòu)筑一臺(tái)服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器對(duì)保護(hù)測(cè)控設(shè)備進(jìn)行操作，通過(guò)服務(wù)器建立基于tcp/ip協(xié)議的局域網(wǎng)，配置一定數(shù)量的學(xué)員機(jī)，使資源得到共享，每臺(tái)學(xué)員機(jī)都可通過(guò)服務(wù)器搶占控制權(quán)，對(duì)保護(hù)測(cè)控設(shè)備進(jìn)行操作，當(dāng)不操作設(shè)備時(shí)，每臺(tái)學(xué)員機(jī)可進(jìn)入仿真環(huán)境進(jìn)行仿真模擬培訓(xùn)。

模擬培訓(xùn)軟件采用先進(jìn)實(shí)用的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，對(duì)電氣化鐵路綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的牽引供電原理、保護(hù)原理、所內(nèi)實(shí)際操作演練、故障模擬、工程應(yīng)用等進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)能夠軟件模擬正常狀態(tài)下的倒閘作業(yè)以及事故狀態(tài)下的處理手段，同時(shí)系統(tǒng)配置評(píng)價(jià)考核子系統(tǒng)，具備豐富的實(shí)用題庫(kù)，可對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行基本評(píng)估，以確認(rèn)學(xué)員的學(xué)習(xí)能力和檢驗(yàn)學(xué)員的知識(shí)掌握程度，為保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行安全提供人力資源保證。

牽引供電培訓(xùn)系統(tǒng)由保護(hù)測(cè)控盤、機(jī)構(gòu)及故障模擬盤、電壓電流源、控制臺(tái)、聯(lián)網(wǎng)微機(jī)和服務(wù)器組成。組網(wǎng)采用星型高速以太網(wǎng)連接，保證多媒體信息量帶寬要求。全部采用多媒體電腦，具有先進(jìn)的多媒體教學(xué)功能。硬件系統(tǒng)的配置將保證系統(tǒng)有足夠的冗余度，云博機(jī)的內(nèi)存、cpu時(shí)間和硬盤空間均應(yīng)保證有40%以上的余量。

3牽引供電綜合自動(dòng)化教學(xué)仿真系統(tǒng)組網(wǎng)方案

教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖如下:

4培訓(xùn)系統(tǒng)主要功能

4.1教學(xué)部分

采用組網(wǎng)微機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)模擬操作和仿真培訓(xùn)。系統(tǒng)正常工作時(shí)只有一臺(tái)主機(jī)可對(duì)保護(hù)測(cè)控盤進(jìn)行操作，當(dāng)該機(jī)操作時(shí)，其他 計(jì)算 機(jī)無(wú)法登陸進(jìn)行保護(hù)側(cè)控盤操作，只能進(jìn)行仿真模擬操作，當(dāng)無(wú)主機(jī)對(duì)保護(hù)側(cè)控盤操作時(shí)，每臺(tái)計(jì)算機(jī)都可搶占主機(jī)地位，對(duì)保護(hù)測(cè)控盤進(jìn)行操作。系統(tǒng)(te`i’s)采用多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)用視頻處理技術(shù)，通過(guò)高分辨率彩色屏幕，來(lái)表現(xiàn)電氣化鐵路綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成，并通過(guò) 藝術(shù) 處理，來(lái)形象地表現(xiàn)電氣化鐵路綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行方式，系統(tǒng)組網(wǎng)、組屏方式，后臺(tái)監(jiān)控軟件及保護(hù)測(cè)控盤的控制操作、保護(hù)裝置的原理及操作，資料查詢等內(nèi)容。利用多媒體豐富的圖形、圖象及數(shù)字化處理技術(shù)，提供友好的人機(jī)界面，使學(xué)習(xí)者身臨其境地進(jìn)行實(shí)習(xí)操作，創(chuàng)造最佳的教學(xué)環(huán)境。教學(xué)部分內(nèi)容主要包括牽引供電系統(tǒng)原理，保護(hù)原理，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)裝置原理，圖紙說(shuō)明系統(tǒng)和工程應(yīng)用部分。

4.2仿真模擬部分

主要針對(duì)以下部分進(jìn)行仿真:綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控后臺(tái)軟件，備自投，保護(hù)測(cè)控盤的柜體，電鐵饋線保護(hù)裝置，電鐵變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，電鐵變壓器后備保護(hù)裝置，電鐵變壓器本體保護(hù)，電鐵并補(bǔ)保護(hù)測(cè)控裝置。由于需要培訓(xùn)的操作主要是針對(duì)后合監(jiān)控系統(tǒng)可遙控的開(kāi)關(guān)和刀閘的操作，以及各保護(hù)裝置的操作。因此仿真培訓(xùn)系統(tǒng)采用仿真的設(shè)計(jì)。包括供電系統(tǒng)的正常手動(dòng)/遙控控分、控合，遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)赝度胪顺?，操作方法按照?shí)際系統(tǒng)的操作規(guī)程進(jìn)行。以及事故處理，如開(kāi)關(guān)狀態(tài)故障，變壓器:差動(dòng)保護(hù)、重瓦斯等本體故障、輕瓦斯等告警故障、高壓過(guò)流、低壓a過(guò)流、低壓b過(guò)流等，110kv進(jìn)線失壓，饋線過(guò)流、距離保護(hù)i段ⅱ段、電流速斷、電流增量保護(hù)等，電容器速斷、過(guò)流、諧波過(guò)流、差壓、差流、過(guò)壓、低壓等。

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一、基本情況

供電段是生產(chǎn)力布局調(diào)整中由原整合組建的供電保障單位，承擔(dān)干支線4776公里高低壓架空電力線路、1452公里高低壓電纜、1140公里水管路的檢修任務(wù)，今年，供電任務(wù)大幅度遞增，工作效率和設(shè)備養(yǎng)護(hù)的矛盾突出，維護(hù)任務(wù)異常緊張繁重。面對(duì)此種情況，供電段決定在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)施流程化管理，依據(jù)“流程決定管理”的流程管理原則，在全鐵路段生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行流程梳理、流程優(yōu)化、流程再造、改進(jìn)流程等一系列有實(shí)效的工作，希望能在應(yīng)用方面做出規(guī)范，形成生產(chǎn)管理流程體系，為供電段全面提升管理水平探索出一條新的發(fā)展之路。

二、實(shí)施流程化管理的目的意義

流程化管理就是制定覆蓋班組重復(fù)性工作的流程，并將每項(xiàng)流程分解為若干道工序，確定其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和辦結(jié)時(shí)限，使每一項(xiàng)工作都沿著安排布置——過(guò)程卡控——總結(jié)考核的路徑形成閉環(huán)，做到事事有流程、有標(biāo)準(zhǔn)、有追蹤、有落實(shí)，保證每名職工按照工作流程都會(huì)做，并達(dá)到流程所確定的標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)施流程化管理，可以提高企業(yè)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期，降低庫(kù)存物資存儲(chǔ)率，可以減少水電損失率，可以盤活人員存量，促使自控型班組建設(shè)；實(shí)施流程化管理，可以追責(zé)更明顯，責(zé)任更明確，可以防止在管理層中脫節(jié)、在成產(chǎn)層中推責(zé)、在作業(yè)中違章，保證設(shè)備更精良。實(shí)施流程化管理，需要常態(tài)化的形成一個(gè)流程來(lái)管理，更能突出領(lǐng)導(dǎo)者的職能，可以在履職職能上有新舉措、工作作風(fēng)上有新轉(zhuǎn)變。

三、流程化管理的特點(diǎn)

1、流程化管理最重要的特點(diǎn)是突出流程，強(qiáng)調(diào)以流程為導(dǎo)向的組織模式重組，以追求企業(yè)組織的簡(jiǎn)單化和高效化。流程是企業(yè)運(yùn)作的基礎(chǔ)，企業(yè)所有的業(yè)務(wù)都是需要流程來(lái)驅(qū)動(dòng)，一個(gè)企業(yè)里不同的班組，不同的人員都要靠流程來(lái)進(jìn)行協(xié)同運(yùn)作，如果流轉(zhuǎn)不暢一定會(huì)導(dǎo)致這個(gè)企業(yè)運(yùn)作不暢。因而這種流程會(huì)隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而需要被優(yōu)化。

2、流程化管理另一個(gè)重要特點(diǎn)是反向，既從結(jié)果入手，倒推其過(guò)程，這樣他所關(guān)注重點(diǎn)首先就是結(jié)果和產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果的過(guò)程，就意味著企業(yè)管理的重點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀鰹槁毠し?wù)、突出企業(yè)的產(chǎn)出效果、突出企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率；

3、流程化管理注重過(guò)程效率，這種管理模式在對(duì)每一個(gè)事件、過(guò)程的分解過(guò)程中，效率是其關(guān)注的重要對(duì)象。流程化管理將所有的業(yè)務(wù)、管理活動(dòng)都視為一個(gè)流程，注重連續(xù)性，以全流程的觀點(diǎn)來(lái)取代個(gè)別班組或個(gè)別職工的活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)全流程的績(jī)效表現(xiàn)取代個(gè)別部門或個(gè)別職工的績(jī)效，打破本位主義的思考方式，因此將鼓勵(lì)各班組的職工互相合作，共同追求流程的績(jī)效。

4、流程是基礎(chǔ)，激勵(lì)機(jī)制是驅(qū)動(dòng)力。在激勵(lì)機(jī)制的驅(qū)動(dòng)下，才能確保流程順暢運(yùn)行，使流程管理貫穿于生產(chǎn)、管理的每個(gè)環(huán)節(jié)，形成“流程管理、結(jié)果控制”的工作格局；要融合職工的信念、作風(fēng)、情操，實(shí)現(xiàn)個(gè)人與企業(yè)為一體的共同發(fā)展，形成執(zhí)行文化，達(dá)到“流程優(yōu)化、文化升華”的目的，從而提升班組的自管自控能力，實(shí)現(xiàn)“管理自我規(guī)范、安全自我控制、素質(zhì)自我提高、行為自我約束、任務(wù)自覺(jué)完成”的自控型班組建設(shè)目標(biāo)。

5、流程管理是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作。要實(shí)現(xiàn)企業(yè)以流程為中心的管理，首先要實(shí)現(xiàn)流程管理推動(dòng)者培訓(xùn)和企業(yè)內(nèi)部流程管理人才隊(duì)伍培養(yǎng)和發(fā)展。進(jìn)行流程管理則會(huì)更好推動(dòng)在領(lǐng)導(dǎo)者、管理者和普通員工中普及以流程為中心的思考方式，進(jìn)而帶來(lái)企業(yè)的變革。

6、流程管理將所有的業(yè)務(wù)、管理活動(dòng)都視為一個(gè)流程，注重他的連續(xù)性，以全流程的觀點(diǎn)來(lái)取代個(gè)別部門或個(gè)別活動(dòng)的觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)全流程的績(jī)效表現(xiàn)取代個(gè)別部門或個(gè)別活動(dòng)的績(jī)效，打破職能部門本位主義的思考方式，將流程中涉及到的下一個(gè)部門視為顧客，因此將鼓勵(lì)各職能部門的成員互相合作，共同追求流程的績(jī)效，也就是重視顧客需要的價(jià)值。

7、強(qiáng)調(diào)重新思考流程的目的，使各流程的方向和經(jīng)營(yíng)策略方向更密切配合。

8、強(qiáng)調(diào)運(yùn)用信息工具的重要性，以自動(dòng)化、電子化來(lái)體現(xiàn)信息流增加效率。

四、實(shí)施流程化管理存在的問(wèn)題

近年來(lái)，隨著質(zhì)量管理體系、環(huán)境管理體系、職業(yè)健康安全體系等各類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系的廣泛推行，供電段內(nèi)部多個(gè)管理體系共存，重復(fù)交叉運(yùn)行的現(xiàn)象普遍存在，各體系之間缺乏科學(xué)整合，給供電段提升管理效益和效率帶來(lái)較大的困難，造成了種種弊端日益顯現(xiàn)出來(lái)：一是本來(lái)一體化的生產(chǎn)管理，被條塊分割，造成職能交叉，缺乏系統(tǒng)性和整體性；二是生產(chǎn)管理文件繁雜，體系運(yùn)行管理難度大；三是多標(biāo)準(zhǔn)、多體系的同步進(jìn)行，使基層單位的投入加大，負(fù)擔(dān)加重，管理體制成本增加。安全在基礎(chǔ)，基礎(chǔ)在管理，管理在干部，干部在作風(fēng)。我們不能固步自封，需要走前人沒(méi)有走過(guò)的路，延伸管理觸角，縮短管理距離，拓寬管理覆蓋面，提高管理時(shí)效性。要因循守舊、墨守成規(guī)的舊觀念，做到施工管理優(yōu)、卡控措施優(yōu)、工藝標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)、設(shè)備每檢優(yōu)，達(dá)到作業(yè)有標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)程有控制，質(zhì)量有保證，考核有獎(jiǎng)罰，使新的管理機(jī)制內(nèi)化于心、外化于形，固化于制。因此，很有必要通過(guò)實(shí)施流程化管理來(lái)進(jìn)行規(guī)范。

五、實(shí)施流程化管理的對(duì)策建議

一要建立流程管理體系。要按照制作流程“簡(jiǎn)單化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化”的準(zhǔn)則，將流程管理貫穿于生產(chǎn)、管理的每個(gè)環(huán)節(jié)。班組管理按內(nèi)容分成安全管理、生產(chǎn)管理、職教管理、綜合管理、黨群管理等幾大模塊，再結(jié)合具體的實(shí)際情況，將每個(gè)模塊分解成若干項(xiàng)工作，將每項(xiàng)重復(fù)性的工作按照完成的步驟和達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為流程，形成橫向、縱向全面覆蓋的流程化管理體系。

二要落實(shí)考核激勵(lì)。考核激勵(lì)就是通過(guò)發(fā)揮考核激勵(lì)效能，對(duì)違章違紀(jì)行為進(jìn)行糾偏，規(guī)范職工的工作行為，調(diào)動(dòng)職工工作和學(xué)技練功的積極性、主動(dòng)性，促使職工重流程、講標(biāo)準(zhǔn)、保質(zhì)量行為習(xí)慣的逐漸養(yǎng)成。要強(qiáng)化日?？己?，實(shí)現(xiàn)班組由“被動(dòng)管理”向“主動(dòng)管理”的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)流程管理的規(guī)范運(yùn)行，不斷提升職工對(duì)流程的“尊重度”，形成與流程相匹配的執(zhí)行力，保證職工必須按流程做。

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[關(guān)鍵詞]接觸網(wǎng)防雷能力降低故障

1雷雨對(duì)杭深線（福建段）牽引供電運(yùn)行影響的現(xiàn)狀

在高速客運(yùn)專線的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有諸多的外在因素影響客專的正常運(yùn)行，比如天氣、自然災(zāi)害等。其中一個(gè)比較普遍的影響因素就是雷擊，在雷電多發(fā)區(qū)段，接觸網(wǎng)設(shè)備經(jīng)常遭受雷擊，造成接觸網(wǎng)設(shè)備的損壞和變電所的跳閘，影響客專線的運(yùn)輸安全。

杭深線（福建段）開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，牽引供電設(shè)備運(yùn)行安全遭受外界環(huán)境因素影響突出，設(shè)備連續(xù)遭受雷擊影響，頻繁發(fā)生雷擊故障跳閘，特別是溫福、福廈客專地處高雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)，受雷擊影響尤為突出，因雷擊造成的絕緣閃絡(luò)、絕緣擊穿等故障跳閘急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年6~8月，杭深線福建段牽引供電故障跳閘共37件，其中雷雨天氣故障跳閘29件，占78.37％。

以福廈線為例，2010年6~8月變電所饋線累計(jì)跳閘31件。重合閘成功27件，重合閘不成功4件。其中頂溪園變電所12件，占38.7%，頂樅上、下行臂跳閘7件，頂蘇上、下行臂跳閘5件；東源變電所8件，占25.8%，源東上、下行臂跳閘4件，源莆上、下行臂跳閘4件；廈門北變電所6件，占19.4%，北樅上、下行臂跳閘4件，北杏上、下行臂跳閘2件；耕豐變電所5件，占16.1%，耕蘇上、下行臂跳閘3件，耕莆上、下行臂跳閘2件，如圖1所示。

圖1福廈線跳閘分布統(tǒng)計(jì)

根據(jù)2010年6~8月福廈線跳閘統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，雷雨天氣饋線跳閘為26件，占83.9%；其它天氣饋線跳閘為5件，占16.1%。如2010年8月24日，福廈線翔安―晉江區(qū)間上行線322＃、324＃AF線絕緣子因遭雷擊爆炸，造成變電所跳閘，重合不成功（見(jiàn)圖2）。

圖2AF線絕緣子遭雷擊后

此外，經(jīng)福廈線牽引變電所運(yùn)行分析發(fā)現(xiàn)：2010年8月1日~17日期間，福廈線區(qū)段天氣均為晴天，其福廈線各牽引變電所饋線均無(wú)跳閘。

綜上可知，雷擊對(duì)牽引供電運(yùn)行安全危害極大，減少甚至消除雷擊對(duì)供電設(shè)備運(yùn)行安全的影響迫在眉睫。

2客專牽引供電設(shè)計(jì)的避雷能力

根據(jù)《鐵路電力牽引設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,“接觸網(wǎng)大氣過(guò)電壓的防護(hù)，應(yīng)根據(jù)雷電活動(dòng)情況，結(jié)合運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，在電分相和電分段錨段關(guān)節(jié)、長(zhǎng)大隧道兩端、分區(qū)亭引入線和牽引變電所饋電線出口處設(shè)置避雷裝置?！?/p>

按照雷電日的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，劃分為輕、中、重雷區(qū)，但對(duì)于不同地區(qū)，避雷設(shè)施應(yīng)區(qū)別對(duì)待；對(duì)于同一地區(qū)，因電氣化線路有時(shí)通過(guò)山區(qū)和平原，其落雷情況也不相同，在設(shè)計(jì)中需根據(jù)實(shí)際采取不同的防雷保護(hù)措施。實(shí)際設(shè)計(jì)中，溫福、福廈未予考慮。

3杭深線（福建段）接觸網(wǎng)避雷能力

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)客運(yùn)專線多采用氧化鋅避雷器，該型避雷器為新型過(guò)電壓抑制電器，主要由氧化鋅非線性電阻片組裝而成，是一種空氣間隙金屬氧化物避雷器。它具有理想的伏安特性，其線性系數(shù)只有0.025左右，這種特性使它在正常工作情況下，流過(guò)的電流非常小，即在系統(tǒng)工作電壓下，具有極高的電阻而呈絕緣狀態(tài)，當(dāng)過(guò)電壓幅值超過(guò)一定范圍時(shí)，則呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，泄放雷電流，使與避雷器并聯(lián)的電氣設(shè)備的殘壓被抑制在設(shè)備絕緣安全值以下。待有害的過(guò)電壓消減后迅速恢復(fù)高阻絕緣狀態(tài)，從而保證了電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

目前，我段管轄范圍內(nèi)杭深線（福建段）客運(yùn)專線牽引供電上都是采用了氧化鋅避雷器。但杭深牽引供電接觸網(wǎng)中，均未針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)特殊的實(shí)際情況，如重污、重雷、空曠處所等有針對(duì)性采取特殊的防雷措施，而是按照設(shè)計(jì)的基本原則在基本處所設(shè)置避雷器等防雷，因此杭深線（福建段）抗雷能力脆弱。

4提高杭深線（福建段）接觸網(wǎng)避雷能力的措施

目前，國(guó)內(nèi)各條客專線上的接觸網(wǎng)設(shè)備都有因不同程度遭受到雷擊損壞而影響到客專的正常運(yùn)行。2010年7月，鐵道部統(tǒng)計(jì)全路供電事故故障共35件，其中雷擊原因12件，占34.3％。在這些雷電多發(fā)區(qū)的接觸網(wǎng)設(shè)備上都有裝設(shè)避雷器，但避雷效果不明顯，且不能避免直擊雷對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備的破壞。根據(jù)設(shè)備實(shí)際情況，為進(jìn)一步提高防雷能力，需采取以下措施：

4.1 增設(shè)接觸網(wǎng)避雷線

避雷線沿鐵路線與接觸網(wǎng)平行架設(shè)，且避雷線高于接觸網(wǎng)設(shè)備2m以上，避雷線有統(tǒng)一的接地系統(tǒng)（見(jiàn)圖3）。由于避雷線高于接觸網(wǎng)設(shè)備，在雷雨天起到了引雷的效果。當(dāng)有直擊雷時(shí)，避雷線將雷擊產(chǎn)生的巨大電流通過(guò)接地系統(tǒng)釋放。避雷線的架設(shè)可以有效避免直擊雷對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備的破壞。目前，國(guó)外部分客專線采取該方式進(jìn)行避雷。但在杭深線（福建段）現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)的線路上進(jìn)行改造，其難度大，較難實(shí)現(xiàn)。在今后客專的設(shè)計(jì)中可采用該方案。

圖3裝設(shè)避雷線示意圖

4.2 開(kāi)展防雷綜合治理

通過(guò)多種渠道進(jìn)一步提高防雷能力。一是更換福廈線AF線懸式絕緣子，避雷雷擊后瓷瓶經(jīng)常發(fā)生爆炸的故障。二是重污區(qū)增設(shè)避雷器，每個(gè)錨段的F線、T線各增加一臺(tái)避雷器。三是在地勢(shì)比較高或周圍比較空曠的地方，每個(gè)錨段的F線、T線各增加一臺(tái)避雷器。四是在重雷區(qū)、高雷區(qū)的地區(qū)，接觸網(wǎng)每半個(gè)錨段的F線、T線各增加一臺(tái)避雷器。

4.3 加強(qiáng)防雷運(yùn)營(yíng)管理

根據(jù)雷擊故障的跳閘比例大的現(xiàn)狀，必須高度重視線路防雷工作，加強(qiáng)線路防雷運(yùn)行維護(hù)，及時(shí)查找雷擊故障點(diǎn)和更換受損絕緣子；完善線路雷擊跳閘信息的統(tǒng)計(jì)，及時(shí)開(kāi)展防雷運(yùn)行總結(jié)和分析評(píng)估；積極開(kāi)展線路防雷科研和新技術(shù)應(yīng)用，有效指導(dǎo)線路雷擊故障點(diǎn)查找。

4.4 提高防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于新建線路，在設(shè)計(jì)階段，與設(shè)計(jì)、建設(shè)部門進(jìn)行充分溝通，對(duì)于重雷區(qū)、重污區(qū)等處所增加避雷設(shè)施，提高防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高防雷能力，從設(shè)計(jì)源頭把關(guān)。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采取上述措施，特別是我段通過(guò)福廈線晉江-翔安區(qū)間上行線地勢(shì)較高或周圍空曠處所，在每個(gè)錨段的F線、T線各增加一臺(tái)避雷器后，檢查線路所有的避雷器計(jì)數(shù)器動(dòng)作情況，2010年11月至2011年2月累計(jì)動(dòng)作32次，但線路上的接觸網(wǎng)狀態(tài)，特別是絕緣子的狀態(tài)未再發(fā)生閃絡(luò)或爆炸等故障，提高了防雷能力，確保了高鐵供電設(shè)備運(yùn)營(yíng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 于萬(wàn)聚.高速鐵路電氣化接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,2003.

篇4

關(guān)鍵詞：前端機(jī)房；電源；供電；技術(shù)；方法

中圖分類號(hào)：TN943 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

早期前端機(jī)房電源主要是單電源，如果出現(xiàn)了停電現(xiàn)象，前端機(jī)房將無(wú)法連續(xù)供電，很多設(shè)備都無(wú)法得到正常工作，為此，現(xiàn)階段，很多前端機(jī)房都使用雙電源，兩個(gè)電源互為主、備電源，當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)，備電源可以替補(bǔ)，立即對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電，但是這需要使用雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，以此保證當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，主、備電源可以自動(dòng)切換，因?yàn)樽詣?dòng)切換需要一定的時(shí)間，而有些設(shè)備不能失去供電，因此還需要借助輔助電路設(shè)備，以此保證切換的時(shí)間達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

一、雙電源輸入自動(dòng)切換

如果城市片區(qū)出現(xiàn)了停電情況，其將直接影響電源正常工作，為了能夠有效防止此種情況，有關(guān)部門通常會(huì)選擇使用雙輸入電源，簡(jiǎn)言之，就是從不一樣的高壓線路中選擇兩路電源，同時(shí)在這兩路電壓中設(shè)置自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)屬于智能化系統(tǒng)，其主要是由微機(jī)控制，設(shè)計(jì)采取電磁兼容性，因?yàn)榭梢蚤L(zhǎng)時(shí)間有效工作，其還具有抗干擾性，利用大屏幕背光來(lái)顯示相關(guān)信息與畫面，可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，操作簡(jiǎn)單，警示方便。雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)其最明顯的優(yōu)勢(shì)就是能夠自動(dòng)切換，切換時(shí)間匯可以依據(jù)現(xiàn)實(shí)需求進(jìn)行調(diào)整，最快可以2s切換一次，最慢30s切換一次。雙電源并沒(méi)有明確哪一個(gè)是主電源，哪一個(gè)是備電源，可以說(shuō)是互為主、備，這兩個(gè)電源既需要核心負(fù)載進(jìn)行供電，也需要對(duì)普通負(fù)載進(jìn)行供電，以此確保電源能夠始終處于可靠性供電的狀態(tài)。電源進(jìn)線方式主要是應(yīng)用三相五線制，機(jī)房中所有的用電設(shè)備所使用的電源都是三相制，放射式供電方式是最主要的配電方式。其具體供電方式如圖1所示。

根據(jù)圖1可以看出，當(dāng)市電1與市電2都處于正常狀態(tài)時(shí)，主電源通過(guò)雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)向負(fù)載供電，如果在供電的過(guò)程中，主電源發(fā)生故障，雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)首先會(huì)斷開(kāi)，之后再同接通，這種調(diào)控方式十分有效，大約10s時(shí)間，雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)會(huì)將主電源斷開(kāi)，將備用電源接通，繼續(xù)為負(fù)載進(jìn)行供電，以此保證網(wǎng)絡(luò)電源隨時(shí)能夠達(dá)到供應(yīng)。

二、機(jī)房UPS電源維修旁路的改進(jìn)

單機(jī)供電系統(tǒng)具有很多故障隱患，因其單點(diǎn)瓶頸突出。為此，工作人員應(yīng)該對(duì)機(jī)房UPS電源維修旁路進(jìn)行改進(jìn)，以此保證重要的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。

1 電路工作原理

UPS電源維修旁路應(yīng)該主要是雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，如果UPS電源沒(méi)有發(fā)生任何的故障，則主路線路負(fù)責(zé)正常供電，如果UPS電源發(fā)生故障，經(jīng)過(guò)短時(shí)間的延遲之后，系統(tǒng)會(huì)選擇由旁路線路進(jìn)行供電，與此同時(shí)雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)會(huì)發(fā)出警報(bào)，以此來(lái)告知工作人員UPS電源發(fā)生故障，需要立即維修，待到主電源經(jīng)過(guò)維修之后恢復(fù)正常，經(jīng)過(guò)短時(shí)間的延遲，系統(tǒng)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到主路線路，由其進(jìn)行供電。IT設(shè)備供電供電時(shí)間要求非常嚴(yán)格，不能超過(guò)20ms。因?yàn)殡p電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)在切換時(shí)，延時(shí)時(shí)間達(dá)到了2s，甚至超過(guò)了2s，為此有關(guān)人員需要借助相應(yīng)的設(shè)備，將時(shí)間由2s縮短到20ms以內(nèi)，通常選擇的設(shè)備是輔助電路，其主要是由中間以及時(shí)間斷電器組成，利用這一輔助設(shè)備，時(shí)間可以縮短到10ms之內(nèi)，同樣選擇“先斷開(kāi)后接通”的方式來(lái)進(jìn)行調(diào)控，即先斷開(kāi)主路線路，接通旁路開(kāi)始繼續(xù)供電，維修主路之后，在斷開(kāi)旁路，接通主路線路，以此保證設(shè)備始終都處于正常供電狀態(tài)。

2 電路作用

圖1中所顯示的電路的具有巨大的作用，即工作人員在維護(hù)UPS系統(tǒng)時(shí)或者UPS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)旁路會(huì)接替主路繼續(xù)供電。此種電路構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本也比較低，實(shí)用性強(qiáng)，安全性高，可靠性強(qiáng)，當(dāng)旁路自動(dòng)轉(zhuǎn)換以及恢復(fù)之后，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)轉(zhuǎn)換之后，為各種設(shè)備進(jìn)行連續(xù)供電。

三、UPS外不斷電旁路電路工作的幾種情況

如果市電可以得到正常的供應(yīng)，市電經(jīng)過(guò)UPS逆變，市電經(jīng)UPS逆變穩(wěn)壓成220V交流電經(jīng)主路線路送到雙電源自動(dòng)切換器主電源2端，再經(jīng)雙電源自動(dòng)切換器的4端輸出供機(jī)房主要設(shè)備用。這時(shí)雙電源切換器和輔助電路均不動(dòng)作；當(dāng)市電不正常時(shí)，UPS由蓄電池供電逆變穩(wěn)壓成220V交流電經(jīng)主路線路送到AK3的2端，再經(jīng)AK3的4端輸出供機(jī)房主要設(shè)備用。這時(shí)雙電源切換器（AK3）和輔助電路均不動(dòng)作；當(dāng)市電正常，UPS電源有故障不能逆變輸出時(shí)，UPS自動(dòng)在機(jī)內(nèi)將市電旁路經(jīng)主路線路送到AK3的2端，再經(jīng)AK3的4端輸出供機(jī)房主要設(shè)備用。這時(shí)雙電源切換器（AK3）和輔助電路均不動(dòng)作；當(dāng)市電正常，UPS輸出端無(wú)電壓或關(guān)斷UPS電源開(kāi)關(guān)時(shí)，中間繼電器控制線圈失電，觸點(diǎn)J3、J4和J5、J7斷開(kāi)，觸點(diǎn)Jl、J2和J6、J7閉合，市電經(jīng)觸點(diǎn)J6、J7直接送到AK3的4端暫時(shí)輸出（2s）給設(shè)備供電；UPS從旁路到逆變的轉(zhuǎn)換時(shí)間為5ms，比中間繼電器動(dòng)作時(shí)間10ms小，中間繼電器不會(huì)動(dòng)作。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，可知對(duì)前端機(jī)房電源連續(xù)供電的技術(shù)方法進(jìn)行研究很多必要。前端機(jī)房供電十分重要，直接關(guān)系到設(shè)備是否能夠正常完成工作，但是傳統(tǒng)應(yīng)用的方法無(wú)法保證前端機(jī)房電源正常供電，所以需要研究出一種能夠連續(xù)供電的技術(shù)方法，本文筆者對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的研究。通過(guò)筆者的介紹，改進(jìn)機(jī)房UPS電源維修旁路以及使用雙電源輸入自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電，希望能夠?yàn)橛嘘P(guān)人員提供借鑒。

篇5

（1.中國(guó)科學(xué)院光電研究院，北京100094；2.中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100190）

摘要：供電系統(tǒng)是系留氣球的重要組成部分，其正常運(yùn)行是保證系留氣球安全可靠的關(guān)鍵，一些特殊載荷需要不間斷供電，即當(dāng)主供電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，需要無(wú)縫切換到備用電源以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和載荷正常運(yùn)行。常用主備電切換方式動(dòng)作緩慢，耗時(shí)較長(zhǎng)，并且電路復(fù)雜可靠性低，結(jié)合系留氣球供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出一種簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的不間斷供電方式，即在電磁繼電器基礎(chǔ)上，在備用電源支路上再連接一組開(kāi)關(guān)管并配合小容量電容，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到電壓異常后，開(kāi)關(guān)管在幾微秒內(nèi)快速切換到備用電源，電磁繼電器在開(kāi)關(guān)管接通一段時(shí)間后也會(huì)切換到備份電池，此時(shí)備份電池通過(guò)兩條通路供電給母線，不僅球載電子設(shè)備可以穩(wěn)定工作，而且可靠性大大增加。經(jīng)過(guò)仿真和相關(guān)實(shí)驗(yàn)，證明這種供電結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了不間斷供電，并且具有較高的可靠性。

關(guān)鍵詞 ：系留氣球；不間斷供電；切換方式；開(kāi)關(guān)管

中圖分類號(hào)：TN06?34；TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004?373X（2015）17?0144?05

0 引言

系留氣球是一種依靠氣囊內(nèi)的浮升氣體獲得浮力，并用纜索系在地面設(shè)施上的浮空器，可以在空定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)定高度、長(zhǎng)時(shí)間駐留[1]。系留氣球作為一種可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)滯空的載體，非常適合搭載各類任務(wù)設(shè)備，具有廣泛的用途，可用于氣象探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、廣播通信、地形測(cè)繪、低空預(yù)警、邊海防的空中監(jiān)測(cè)以及反恐監(jiān)視等方面。隨著任務(wù)需求的增多，各種電子設(shè)備不斷加入到系統(tǒng)中，為了保證氣球系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，需要連續(xù)不間斷地為各種球載電子設(shè)備提供電力?？罩衅脚_(tái)的電源一旦發(fā)生故障，平臺(tái)上的設(shè)備沒(méi)有了動(dòng)力，不僅無(wú)法完成預(yù)定的任務(wù)，甚至對(duì)系留氣球降落都帶來(lái)影響。供電的可靠性，供電的質(zhì)量以及供電的安全性都是電源設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題。

供電系統(tǒng)在主備份電源切換方式上采用直接切換，即在主供電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)繼電器跳轉(zhuǎn)到備份電源繼續(xù)供電，這種方式雖然簡(jiǎn)單易行，但是切換時(shí)間比較長(zhǎng)，很容易造成敏感電子設(shè)備掉電造成的復(fù)位等行為?；谝陨峡紤]，對(duì)系留氣球的不間斷供電技術(shù)進(jìn)行研究很有必要。

本文創(chuàng)新之處在于對(duì)比現(xiàn)有的主備電切換方式，提出的不間斷供電結(jié)構(gòu)可靠性高，切換動(dòng)作時(shí)間非常短暫，所用電路均為模擬電路，簡(jiǎn)單易行，可實(shí)現(xiàn)主備電之間的“ 零斷電”，對(duì)于系留氣球供電系統(tǒng)有一般的適應(yīng)性。

1 電源切換方式原理及分析

在交流電源停電后，依賴蓄電池儲(chǔ)能，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換或蓄電池組直接向負(fù)載持續(xù)供電的電源系統(tǒng)稱為不間斷供電電源系統(tǒng)[2]。為提高對(duì)球上任務(wù)載荷供電的可靠性，供電系統(tǒng)常常設(shè)計(jì)成一主一備雙電源供電，備用電源在主電源出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)啟用，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的不間斷供電[3]。

供電系統(tǒng)有兩種典型的常用主接線方式：

（1）正常情況下一路進(jìn)線對(duì)母線供電，另一路進(jìn)線作備用電源，依靠?jī)陕愤M(jìn)線開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，此種方式稱為明備用，如圖1（a）所示，主供電正常切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)為閉合，備用電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，主供電出現(xiàn)故障備用電源切換開(kāi)關(guān)閉合進(jìn)行供電。

（2）兩路工作電源同時(shí)供電互為備用，依靠母分開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)備用電源自動(dòng)投入使用，此種方式稱為暗備用，如圖1（b）所示，主供電和備用電源切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)同時(shí)為閉合，母分開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)為主電源供電，當(dāng)主供電出現(xiàn)故障時(shí)，母分開(kāi)關(guān)閉合切換到備用電源供電。

1.1 常用主備電源切換方式

要想實(shí)現(xiàn)不間斷供電，電源切換是主要問(wèn)題，對(duì)于比較簡(jiǎn)單的備用電源切換裝置，目前通常設(shè)計(jì)成工作電源開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)直接起動(dòng)備用電源，現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛的切換方式根據(jù)器件不同大致分為繼電器切換和二極管切換，切換方案如圖2所示。

繼電器切換方式是通過(guò)繼電器的靜觸點(diǎn)與第一動(dòng)觸點(diǎn)、第二動(dòng)觸點(diǎn)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)主/備電源之間的供電切換，且必須在負(fù)載端連接有一大容量的電容，如圖2（a）所示，主/備份電源之間可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)切換，備份電源的儲(chǔ)能作用也能夠得到充分發(fā)揮，但是存在以下缺點(diǎn)：

（1）負(fù)載電壓波動(dòng)大，當(dāng)備份電源電壓較低時(shí)，主/備份電源之間的切換將引起掉電等現(xiàn)象；

（2）在接通供電系統(tǒng)的瞬間，電容進(jìn)行快速充電，很容易損壞電容前面的電路，大容量的電容將容易導(dǎo)致電路存在安全隱患，若不使用大容量的電容進(jìn)行儲(chǔ)能，將導(dǎo)致主/備份電源不能平穩(wěn)切換。

二極管切換方式采用二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)主/備份電源之間的供電切換，通過(guò)二極管的導(dǎo)通和截止來(lái)控制備用電源的接入，如圖2（b）所示，主/備份電源之間可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)切換，也不需要大容量的電容進(jìn)行輔助切換，但是存在以下缺點(diǎn)：

（1）當(dāng)二極管上流過(guò)較大的電流時(shí)，會(huì)在二極管的PN 結(jié)上產(chǎn)生較大的壓降，不能充分發(fā)揮備份電源的儲(chǔ)能作用；

（2）在二極管上將產(chǎn)生大量的功耗，必須配合散熱器進(jìn)行散熱才能確保電路工作的可靠性，同時(shí)由于過(guò)高的溫升將會(huì)引起二極管周圍的元器件性能下降，且也不利于產(chǎn)品的小型化；

（3）當(dāng)備份電源的電量不足時(shí)仍然為負(fù)載供電，沒(méi)有過(guò)放保護(hù)功能，將降低電池的使用壽命。

系統(tǒng)主接線切換方式有明備用和暗備用，其中暗備用應(yīng)用案例之一是神舟飛船供電結(jié)構(gòu)。神舟飛船供電系統(tǒng)整體上采用的是暗備用切換方式，在供電結(jié)構(gòu)上采用兩邊對(duì)稱同時(shí)供電的方式，如此的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供電的連續(xù)性。

神舟飛船電源系統(tǒng)是我國(guó)迄今為止最復(fù)雜的空間電源系統(tǒng)[4]，它由主電源、應(yīng)急電源、返回電源等多種電源組成，存在多種并網(wǎng)供電工作模式，其任務(wù)是在待發(fā)段、發(fā)射段、自主運(yùn)行段、返回段和著陸段為整船或返回艙提供所需的電能[5?6]。飛船上設(shè)置主要負(fù)載母線和次要負(fù)載母線，當(dāng)出現(xiàn)供電不足時(shí)可以斷開(kāi)部分次要負(fù)載。另外，飛船上還安置有可靠的應(yīng)急蓄電池，主電源一旦出現(xiàn)故障立即啟用備份電源確保一段時(shí)間的飛行。當(dāng)負(fù)載過(guò)大時(shí)，主電源供電不足導(dǎo)致母線電壓顯著下降，應(yīng)急電源能自動(dòng)接入母線。

飛船電源分系統(tǒng)的工作狀態(tài)復(fù)雜、功率要求大、可靠性要求高，而且電源并網(wǎng)時(shí)需要解決的技術(shù)難題很大。基于以上考慮，飛船電源分系統(tǒng)的供電結(jié)構(gòu)并不適合應(yīng)用到系留氣球上，但是相關(guān)的思路仍然值得借鑒。

1.2 系留氣球電源切換原理

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的供電方式分析發(fā)現(xiàn)，供電結(jié)構(gòu)體系正在朝著更安全、可靠的方向發(fā)展，系留氣球供電系統(tǒng)也不例外。特別是隨著精密電子儀器載荷的增加，供電結(jié)構(gòu)中“不斷電”幾乎已經(jīng)是一個(gè)必不可少的要求。

系留氣球供配電是由地面供電設(shè)備將市電變頻升壓后，通過(guò)系纜傳送到球上，經(jīng)過(guò)降壓并變換后輸出直流穩(wěn)定電壓，供給球載平臺(tái)設(shè)備及任務(wù)載荷使用[7]。球上還載有應(yīng)急電源，目的是當(dāng)主電源電路發(fā)生故障時(shí)可以跳轉(zhuǎn)到應(yīng)急電源繼續(xù)給負(fù)載供電。

目前主電源和應(yīng)急電源之間切換方式采用繼電器切換，對(duì)于這種直接切換方式來(lái)說(shuō)，雖然在一定程度上提高了直流電源設(shè)備運(yùn)行的可靠性，但切換過(guò)程中會(huì)造成負(fù)載供電的短時(shí)中斷，影響設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，尤其是對(duì)于一些比較敏感的電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，突然的失電會(huì)觸發(fā)其保護(hù)措施，繼而啟動(dòng)復(fù)位等行為，可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行中的任務(wù)失效。

如何實(shí)現(xiàn)不間斷供電并且還要保證電源的可靠性是本文的主要難點(diǎn)，對(duì)比傳統(tǒng)的系留氣球供電結(jié)構(gòu)，下面將給出一種新型的切換電路。電源切換主要考慮到兩種切換方式，第一種為二極管切換，第二種為開(kāi)關(guān)管切換，進(jìn)行對(duì)比后選出最適合的切換方式。

1.2.1 二極管切換電路

二極管切換電路如圖3所示，除了正常的繼電器外，備用電源回路中加入DC/DC 變換器，其輸出為24 V，主電源和備用電源工作時(shí)輸出電壓為28 V。當(dāng)主電源正常工作時(shí)，二極管B點(diǎn)電位為28 V，A點(diǎn)電位為24 V，二極管D1截止，DC/DC變換器沒(méi)有帶載工作，備用電源的損耗可忽略；當(dāng)主電池耗盡或故障時(shí)，二極管B點(diǎn)電位低于A點(diǎn)電位，D1導(dǎo)通，B點(diǎn)電位為24 V，確保用電設(shè)備瞬間不掉電（此種工況適用于用電設(shè)備能夠?qū)挿秶ぷ髑闆r下）。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，繼電器切換到備用電源后，供電母線電壓≥28 V，二極管D1截止，DC/DC變換器不帶載工作，完成不間斷切換。

進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，使用DC/DC 變換器供電存在模塊間開(kāi)關(guān)頻率不匹配的問(wèn)題，該方式適用于用電設(shè)備能夠?qū)挿秶ぷ鳁l件下。

1.2.2 開(kāi)關(guān)管切換電路

為了解決上述提到的問(wèn)題，采取另一種切換方式，即使用開(kāi)關(guān)配合小容量電容，在電磁繼電器切換的間隙為球載設(shè)備供電，如圖4所示。

目前的雙電源自動(dòng)切換裝置大部分由具有機(jī)械閉鎖的兩個(gè)接觸器構(gòu)成，都有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)時(shí)間長(zhǎng)而且有火花產(chǎn)生。優(yōu)秀的雙路開(kāi)關(guān)切換延遲時(shí)間是0.1~60 s。而一些敏感的設(shè)備如可編程序控制器在斷電的一個(gè)周期即20 ms后就會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)，所有邏輯都將自動(dòng)復(fù)位，因此切換開(kāi)關(guān)組件的選擇對(duì)縮短切換時(shí)間、保持負(fù)載電壓穩(wěn)定具有重要意義。在不改變?cè)入姶爬^電器主/備份通路的基礎(chǔ)上，采用IGBT或MOS開(kāi)關(guān)器件，作為備用電源的另一通路上的開(kāi)關(guān)，在主母線掉電后迅速接通備用電源。IGBT或MOS開(kāi)關(guān)器件具有無(wú)觸點(diǎn)、快速、無(wú)火花接痕等特點(diǎn)，其開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)間僅為幾十微秒[8]，在計(jì)算機(jī)容許斷電的時(shí)間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫切換。電路系統(tǒng)中如果輸入信號(hào)在門限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的抖動(dòng)（起伏），故在切換支路中加入滯回比較電路，此比較器采用LM339遲滯比較器，遲滯比較器又可以理解為加正反饋的單限比較器，輸出線路帶有電壓保護(hù)模塊，加入其目的是為了保護(hù)開(kāi)關(guān)管和電子負(fù)載設(shè)備免受電壓突然沖擊造成毀壞，主電路切換原理如下：

（1）主電源正常時(shí)，供電母線28 V正常供電，此時(shí)開(kāi)關(guān)管處于斷開(kāi)狀態(tài)；

（2）主電源出現(xiàn)故障，供電母線掉電或電壓降低，此時(shí)開(kāi)關(guān)管通過(guò)電壓采集模塊檢測(cè)到主母線掉電或電壓降低狀態(tài)，開(kāi)關(guān)管在幾微秒內(nèi)打開(kāi)，迅速將備用電源連接到主母線上；

（3）電磁繼電器在開(kāi)關(guān)管打開(kāi)一段時(shí)間后切換到備用電源，此時(shí)備用電源通過(guò)兩條通路給供電母線供電，即使開(kāi)關(guān)管損壞斷開(kāi)也不影響正常供電；

（4）開(kāi)關(guān)管電壓采集采用分壓形式，電路全部是模擬電路，可靠性高。

信號(hào)采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電電壓狀況，一旦檢測(cè)到主電源故障立刻切換到備用電源。備用電源采用的是鋰電池組，電池長(zhǎng)時(shí)間頻繁切換會(huì)導(dǎo)致溫度升高，而溫度是電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的催化劑，溫度高使電池反應(yīng)加劇。因此需要對(duì)電源是否失壓進(jìn)行預(yù)測(cè)，以防止切換系統(tǒng)頻繁動(dòng)作致使鋰電池?fù)p壞。

球上控制模塊工作范圍在18~36 V，也就是當(dāng)供電電壓低于18 V 時(shí)系統(tǒng)不能正常工作，這個(gè)值即為飛控設(shè)備所需最低電壓值，主電源供電電壓為28 V，本文中擬采用主電源正常工作電壓與飛控設(shè)備所需最低電壓的算術(shù)平均值作為判定有失壓趨勢(shì)的臨界電壓值。通過(guò)進(jìn)一步判斷主電壓工作狀況，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，排除外界因素或負(fù)載擾動(dòng)引起的電壓波動(dòng)。

2 電源不間斷切換仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

2.1 電源不間斷切換仿真

通過(guò)對(duì)比上述兩種切換方式，原理上開(kāi)關(guān)管切換電路能夠較好地實(shí)現(xiàn)不間斷供電。為了進(jìn)一步分析其可行性，需進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真模型的搭建采用Simulink模塊，Matlab 的Simulink 工具是用于各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、分析和仿真的圖形交互環(huán)境[9]，Simulink仿真具有便利性和真實(shí)性，各仿真單元基本可與實(shí)物電路對(duì)照，此模塊具有適應(yīng)面廣，結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際，效率高，靈活等優(yōu)點(diǎn)，目前Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)中[10]。搭建的模型圖和仿真波形圖如圖5和圖6所示。

主電源采用脈沖模擬電源正常和掉電的情況，主電源電壓設(shè)置為28 V，外加直流電源為5 V，通過(guò)比較器判斷電壓是否斷電，根據(jù)比較器輸出結(jié)果控制開(kāi)關(guān)的一端輸入，另一端備用電源輸入采用25 V直流電壓（主要在波形圖中觀察時(shí)比較方便對(duì)比原電壓大小的變化），控制信號(hào)控制備用25 V 電源的投入，在示波器中觀察電壓的變化，從圖6可以看出，電壓由28 V 降到0時(shí)瞬間接入備用電源，切換時(shí)間非常短暫（約為100 μs）且后續(xù)電壓穩(wěn)定。

2.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

完成切換電路的仿真模型后認(rèn)為此種切換電路可實(shí)現(xiàn)不間斷供電的任務(wù)，所以根據(jù)切換原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所得負(fù)載示波器圖像如圖7所示。

實(shí)驗(yàn)對(duì)開(kāi)關(guān)管兩端電壓和負(fù)載兩端電壓進(jìn)行采集實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)波形一為主供電線路中未加入電容，通道1為開(kāi)關(guān)管電壓采集檢測(cè)波形，通道2為負(fù)載電壓波形，根據(jù)主/備電切換原理，在主電源掉電瞬間開(kāi)關(guān)管接通備用電源，由備用電源繼續(xù)為負(fù)載供電，由圖中可以看出，切換間隙為50 μs，時(shí)間非常短暫，但切換波形動(dòng)作之間的波動(dòng)比較大，出現(xiàn)這樣的結(jié)果是電壓有一定反應(yīng)時(shí)間，不能立即為后續(xù)供電造成，經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為在主供電線路母線加入小容量的電容即可減少這種現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)波形二為主供電線路中配合小容量電容，由圖中可以看出斷電間隔基本消失，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的不間斷供電。

篇6

關(guān)鍵詞 煤礦；高壓供電；短路保護(hù)系統(tǒng)；優(yōu)化

中圖分類號(hào)TD6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）107-0090-02

1 煤礦井下高壓供電短路的危害與成因分析

1.1 短路的危害

礦井是一個(gè)非常特殊的環(huán)境，這種特殊性具體體現(xiàn)在井下作業(yè)環(huán)境惡劣、巷道和采掘作業(yè)面空間狹窄、存在大量的瓦斯煤塵、電氣設(shè)備分散且移動(dòng)頻繁等等，故此在具體運(yùn)行中，很容易出現(xiàn)各種問(wèn)題，短路則是其中最為典型的問(wèn)題之一。煤礦井下供電系統(tǒng)中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時(shí)流過(guò)的電流，此時(shí)的電流值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流，并取決于短路點(diǎn)距電源的電氣距離。煤礦井下高壓供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行與變壓器中性點(diǎn)的接地方式關(guān)系密切，根據(jù)煤礦安全規(guī)程中的相關(guān)規(guī)定要求，礦井下的變壓器嚴(yán)禁采用中性點(diǎn)的接地方式。由此可知，井下的短路故障主要是指相與相之間或相對(duì)地以及三相同時(shí)相連的情況。當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障之后，系統(tǒng)的阻抗便會(huì)有所下降，而電流則會(huì)顯著增加，短路時(shí)產(chǎn)生的電流相當(dāng)于正常工作電流的十幾倍，有時(shí)甚至?xí)_(dá)到上百倍，如此之大的短路電流會(huì)對(duì)煤礦井下的各種電氣設(shè)備以及礦井安全生產(chǎn)作業(yè)造成危害。當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，短路電流會(huì)產(chǎn)生出熱作用和電動(dòng)力作用，在它們的共同作用下，會(huì)導(dǎo)致故障設(shè)備以及短路回路當(dāng)中的其它電氣設(shè)備受損。同時(shí)，短路發(fā)生后，線路沿線上的電壓損失也會(huì)隨之增大，這樣一來(lái)便會(huì)造成短路故障附近的井下線路電壓突降，從而對(duì)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響。此外，由短路電流所產(chǎn)生出來(lái)的弧光能量還有可能引起井下瓦斯爆炸，這會(huì)對(duì)井下作業(yè)人員的生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

1.2短路成因

引起煤礦井下短路故障的原因較為復(fù)雜，大體上可歸納為以下幾個(gè)方面：其一，由于井下電氣設(shè)備和供電線路常年在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行，加之設(shè)備、線路過(guò)于陳舊，更換不及時(shí)，從而導(dǎo)致絕緣老化嚴(yán)重，這很容易引起短路故障；其二，由于井下操作人員的錯(cuò)誤操作引起的短路故障或是作業(yè)人員違章作業(yè)也會(huì)引起短路。為了有效解決煤礦井下高壓供電的短路問(wèn)題，有必要高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

2 井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化途徑

在對(duì)煤礦井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，為了進(jìn)一步確保系統(tǒng)的運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)當(dāng)從技術(shù)和管理兩方面著手進(jìn)行優(yōu)化。下面就此展開(kāi)具體論述。

2.1技術(shù)方面的優(yōu)化措施

1）技術(shù)優(yōu)化方案應(yīng)滿足的要求。根據(jù)煤礦井下的實(shí)際供電情況，高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化方案應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：其一，能夠?qū)Χ搪饭收习l(fā)生的大電流以及上一級(jí)變壓器的沖擊進(jìn)行有效限制；其二，能夠確保井下與地上過(guò)流保護(hù)動(dòng)作值協(xié)調(diào)配合；其三，能夠確保全線路的電壓損失與保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性的要求。

2）根據(jù)上述要求，井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化方案設(shè)計(jì)為限流電抗器+三段配兩段式短路保護(hù)。如圖1所示。

該優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中，在6kV開(kāi)關(guān)QF上設(shè)置了三段式短路保護(hù)系統(tǒng)，通常傳統(tǒng)的定時(shí)限過(guò)流的限時(shí)均為1.5s，而本系統(tǒng)中為與四級(jí)限時(shí)速斷保護(hù)裝置相配合，限時(shí)改為1.2s，動(dòng)作電流仍然能夠確保全線安全。在本系統(tǒng)的末端設(shè)有支路開(kāi)關(guān)QF5.1，其為速斷和定時(shí)限過(guò)流兩段式保護(hù)，經(jīng)計(jì)算后得出定時(shí)限過(guò)流時(shí)限值最短為0.2s，速斷動(dòng)作電流則按照全線保護(hù)值進(jìn)行處理。本系統(tǒng)中，各條線路的開(kāi)關(guān)QF1-QF4.1，全部設(shè)置為短階梯時(shí)限的限時(shí)速斷與定時(shí)限過(guò)流兩段式保護(hù)。由于整條線路均為6kV線路，且最大長(zhǎng)度僅為2.9m，故此M2-M5間的短路電流相差非常小，這使得QF2.1-QF4.1上的限時(shí)速斷動(dòng)作電流差值也相對(duì)較小，并且在某些情況下還會(huì)出現(xiàn)同值的現(xiàn)象，因此，縱向選擇性可借助短階梯時(shí)限來(lái)確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，限時(shí)速斷為各線路的主要保護(hù)措施，而定時(shí)限過(guò)流則作為后備保護(hù)措施，這在一定程度上提高了短路保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)在某煤礦井下進(jìn)行試應(yīng)用后，有效避免了越級(jí)跳閘的情況發(fā)生，斷電速度較之以往明顯提高，對(duì)短路電流具有良好的控制效果，電氣設(shè)備的故障率大幅降低。

2.2管理方面的優(yōu)化措施

1）強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)

從煤礦安全的角度考慮，井下供電系統(tǒng)的短路保護(hù)具有非常重要的作用，為了進(jìn)一步提高短路保護(hù)系統(tǒng)的整體性能，必須不斷加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)，通過(guò)培訓(xùn)使他們掌握有關(guān)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，并熟悉技術(shù)操作的相關(guān)流程，一旦出現(xiàn)故障時(shí)能夠以最短的時(shí)間采取最為合理有效的措施加以解決，從而確保煤礦井下安全生產(chǎn)。

2）加強(qiáng)電氣設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)

為了降低短路故障的發(fā)生幾率，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)井下電氣設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)工作，以此來(lái)確保設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。對(duì)于井下比較陳舊的設(shè)備而言，應(yīng)當(dāng)將工作的重點(diǎn)放在確保其正常運(yùn)行上，做到及時(shí)消除各種容易引起短路故障的隱患；而新設(shè)備則應(yīng)以保養(yǎng)維護(hù)工作為重點(diǎn)，從確保設(shè)備正常使用的角度提高煤礦井下生產(chǎn)的安全性。

3 結(jié)論

總而言之，為了確保煤礦井下安全生產(chǎn)，必須對(duì)短路保護(hù)予以足夠的重視，并采取技術(shù)優(yōu)化和管理兩方面措施，提高短路保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，只有這樣才能為煤礦井下安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障，從而促進(jìn)煤礦企業(yè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李曉光，王建波，朱洪文.礦井高壓供電系統(tǒng)快速漏電保護(hù)技術(shù)的研究[J].煤礦機(jī)電一體化技術(shù)，2010（9）.

篇7

圖1所示是經(jīng)常遇見(jiàn)的一種有兩電個(gè)電源、3個(gè)變(配)電所的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。開(kāi)式運(yùn)行方式通常采用的是：電源甲供變(配)電所A、C，電源乙供變(配)電所B；電源甲供變(配)電所A，電源乙供變(配)電所B、C。即變(配)電所C的負(fù)載是由電源甲供電，還是由電源乙供電，需在這兩種運(yùn)行方式中通過(guò)定量計(jì)算，優(yōu)選損耗最小的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

為使分析計(jì)算簡(jiǎn)單化，計(jì)算中取電網(wǎng)運(yùn)行電壓U等于額定電壓UΝ，各負(fù)載功率因數(shù)cosφ為平均值cosφp。這是因?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)行電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)，與額定值的偏差最大不超過(guò)10％；目前在電網(wǎng)中普遍應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償裝置，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地平衡，各變(配)電所負(fù)載的功率因數(shù)都比較高，這些假設(shè)對(duì)計(jì)算結(jié)果造成的誤差很小。

本文首先對(duì)3個(gè)變(配)電所電網(wǎng)開(kāi)式經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式進(jìn)行分析討論，再深入到有多個(gè)變(配)電所的電網(wǎng)。

13個(gè)變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的判定

1.1有功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的臨界負(fù)載

令變電所A、B、C的負(fù)載分配系數(shù)分別為DA、DB、DC，其與各負(fù)載間的關(guān)系為

DA和DB的關(guān)系有

DA＋DB=1(2)

當(dāng)變電所C的負(fù)載SC由電源甲供電時(shí)，既要在線路L1C的R1C產(chǎn)生有功功率損失，又要引起線路L11的R11損失的增加，由負(fù)載SC所產(chǎn)生的總有功功率損失的ΔP甲C(kW)計(jì)算式

當(dāng)變電所C的負(fù)載SC由電源乙供電時(shí)，既要在線路L2C的R2C產(chǎn)生有功功率損失，又要引起線路L21的R21的損失增加。由負(fù)載SC所產(chǎn)生的總有功功率損失的ΔP乙C(kW)計(jì)算式

以上二式中，當(dāng)R11、R21、R1C、R2C、和Sσ、DC為常數(shù)時(shí)，則ΔP甲C=f(DA)和ΔP乙C=f(DA)。令ΔP甲C=ΔP乙C整理后得

(2DLPADC＋DC2)R11＋DC2R1C

=[2DC(1－DLPA)＋DC2]R21＋DC2R2C(5)

化簡(jiǎn)后，可求得臨界負(fù)載分配系數(shù)DLPA

對(duì)式(6)進(jìn)行分析，在DLPA=f（DC）函數(shù)關(guān)系中，有下列三種情況：(1)當(dāng)（R21＋R2C）－（R11＋R1C）>0時(shí)，DLPA=f（DC）的曲線變化如圖2a所示；(2)當(dāng)（R21＋R2C）－（R11＋R1C）=0時(shí)，DLPA=f（DC）的曲線變化如圖2b所示；(3)當(dāng)（R21＋R2C）－（R11＋R1C）<0時(shí)，DLPA=f（DC）的曲線變化如圖2c所示。

由圖2可知：當(dāng)實(shí)際工況負(fù)載DA<DLPA時(shí)應(yīng)由電源甲供電為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，當(dāng)SA>DLPB時(shí)應(yīng)由電源乙供電為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

1.2無(wú)功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的臨界負(fù)載

同理也可給出變電所C的負(fù)載SC由電源甲和電源乙供電的二種運(yùn)行方式的無(wú)功功率消耗ΔQ甲C（kvar）和ΔQ乙C（kvar）的計(jì)算式

根據(jù)以上二式同理可導(dǎo)出變電所C由電源甲供電的無(wú)功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式臨界負(fù)載系數(shù)DLQA

把圖(2)中的DPA、DPC和DLPA分別換成DQA、DQC和DLQA，也適用于對(duì)無(wú)功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的分析。

1.3綜合功率經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的臨界負(fù)載

變壓器(電力線路)綜合功率損失是指：由變壓器(電力線路)的有功功率損失和無(wú)功功率消耗，使受電網(wǎng)增加的有功功率損失與變壓器(電力線路)自身的有功功率損失之和。綜合功率損失的概念和計(jì)算方法已納入GB/T13462—92國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中。

同理也可給出變電所C的負(fù)載由電源甲和電源乙供電的二種運(yùn)行方式綜合功率損失計(jì)算式(略)，并可導(dǎo)出變電所C由電源甲供電方式的綜合臨界負(fù)載分配系數(shù)DLZA的計(jì)算式

式中KQ—無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量；

KP—有功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。

無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量KQ的物理意義是：變壓器(電力線路)每減少1kvar無(wú)功功率消耗時(shí)，引起連接系統(tǒng)有功功率損耗下降的kW值。有功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量KP的物理意義是：變壓器(電力線路)每減少1kW有功功率損耗時(shí)，引起連接系統(tǒng)有功功率損耗下降的kW值。

把圖2中的DPA、DPC和DLPA分別換成DZA、DZC和DLZA，也適用于對(duì)綜合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的分析。

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式要考慮到負(fù)載波動(dòng)。因此，對(duì)工況負(fù)載分配系數(shù)計(jì)算要按動(dòng)態(tài)計(jì)算式進(jìn)行計(jì)算

式中KTA、KTB——分別為變電所A和B的負(fù)載波動(dòng)

損失系數(shù)。

負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)KT值可在GB/T13462—92國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中查找。

對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式判定時(shí)，要用動(dòng)態(tài)負(fù)載分配系數(shù)DTA對(duì)DLPA、DLQA、DLZA進(jìn)行對(duì)比。

23個(gè)變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式節(jié)約功率

設(shè)電源乙供變電所C的負(fù)載SC為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，則用式(3)的ΔP甲C減去式(4)的ΔP乙C，并考慮負(fù)載波動(dòng)損失時(shí)，經(jīng)整理后，其有功功率節(jié)約ΔΔP（kW）計(jì)算式為

式中KTAC——負(fù)載SA與SC之和的負(fù)載波動(dòng)損失系數(shù)；

KTBC——負(fù)載SB與SC之和的負(fù)載波動(dòng)損失系數(shù)；KTC——負(fù)載SC的負(fù)載波動(dòng)損失系數(shù)。

同理也可導(dǎo)出電源乙供變電所C比電源甲供時(shí)的無(wú)功功率節(jié)約ΔΔQ（kvar）計(jì)算式

例1某35kV兩端網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。有松(A)、南(B)、興(C)三個(gè)變電所和雙(甲)、永(乙)兩個(gè)電源，開(kāi)式運(yùn)行。線路參數(shù)和變電所負(fù)載見(jiàn)表1?，F(xiàn)運(yùn)行方式是變電所松、興由電源雙站供電，變電所南由電源永站供電。

首先判定現(xiàn)運(yùn)行方式是否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并計(jì)算經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的節(jié)電效果。

解：各變電所負(fù)載視在功率

根據(jù)式(1)分別計(jì)算出各變電所的負(fù)載分配系數(shù)

DA=0.33；DB=0.67；DC=0.30

然后，再根據(jù)式(6)計(jì)算有功臨界負(fù)載分配系數(shù)DLPA

同理根據(jù)式(9)可計(jì)算出無(wú)功臨界負(fù)載分配系數(shù)DLQA

再按式(11)計(jì)算出工況負(fù)載分配系數(shù)DTA

由于本例的DTA（0.335）>DLPA（0.067）和DTA（0.335）>DLQA（0.142），所以按有功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和無(wú)功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行判定現(xiàn)運(yùn)行方式都不是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，應(yīng)改為變電所興由電源永站供電。

將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(13)和(14)，計(jì)算經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式比原運(yùn)行方式的有功功率節(jié)約ΔΔP和無(wú)功功率節(jié)約ΔΔQ分別為

由此可見(jiàn)，不用花投資，充分利用現(xiàn)有的電力線路，僅改變運(yùn)行方式就能取得顯著的節(jié)電效果。節(jié)約有功功率39.18kW，比原運(yùn)行方式的線路有功功率損失(63.05kW)下降62％；節(jié)約無(wú)功功率38.09kvar,比原運(yùn)行方式的線路無(wú)功功率消耗(80.54kvar)下降47％。

3多個(gè)變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的判定

圖4所示是一個(gè)有多個(gè)變(配)電所的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。開(kāi)式運(yùn)行時(shí)，變(配)電所C由電源甲或電源乙供電的擇優(yōu)臨界負(fù)載計(jì)算。用與前述類似的方法，作如下推導(dǎo)和分析判斷。

3.1有功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的臨界負(fù)載

令

則各變(配)電所的負(fù)載分配系數(shù)為

變(配)電所C的負(fù)載由電源甲供電時(shí)，根據(jù)前述簡(jiǎn)化計(jì)算條件，在線路L11的R11產(chǎn)生的有功功率損失ΔP甲L11（kW）算式可表示為

變(配)電所C的負(fù)載由電源乙供電時(shí)，在線路L11的R11產(chǎn)生的有功功率損失ΔP乙L11（kW）算式可表示為

用式(17)減去式(18)，則為變(配)電所C的負(fù)載由電源甲供電時(shí)，在線路L11的R11增加的有功功率損失ΔΔPL11（kW）

同理可導(dǎo)出變(配)電所C的負(fù)載由電源甲供電時(shí)，在線路L1i的R1i增加的有功功率損失ΔΔPL1i（kW）算式

變(配)電所C的負(fù)載由電源甲供電時(shí)，在線路L11經(jīng)L1n和L1C的R11至R1n和R1C上增加的總有功功率損失ΔΔP甲C（kW）為

由于表示的L1i至L1n各段線路中每一段的負(fù)載分配系數(shù)。因此可令

則式（21）可簡(jiǎn)化為

用類似的方法，導(dǎo)出變(配)電所C的負(fù)載由電源乙供電時(shí)，在線路L21經(jīng)L2n和L2C的R21至R2n和R2C上增加的總有功功率損失ΔΔP乙C（kW）算式

由于

將式(25)的關(guān)系代入式(24)，整理后得

式(23)和式(26)中，當(dāng)R1i、R2i、R1C、R2C、和Sσ、DC為某一定值時(shí)，則ΔΔP甲C=f（D11）和ΔΔP乙C=f（D11）。令ΔΔP甲C=ΔΔP乙C求解，整理后得

由式(27)可求出線路L11的臨界負(fù)載分配系數(shù)DLP11

用式(28)與式(6)相比較，其DLP11=f（DC）關(guān)系的三種曲線圖同圖2基本相似，而式中的

僅改變曲線的上下位置而已。

3.2無(wú)功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的臨界負(fù)載

同理可導(dǎo)出變電所C的負(fù)載由電源甲供電的無(wú)功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，線路L11的臨界負(fù)載分配系數(shù)DLQ11計(jì)算式

3.3綜合運(yùn)行方式的臨界負(fù)載

用前述方法亦可導(dǎo)出變電所C的負(fù)載由電源甲供電的綜合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式線路L11的臨界負(fù)載分配系數(shù)DZQ11計(jì)算式

前面對(duì)有功臨界負(fù)載分配系數(shù)的分析方法，同樣適用于對(duì)無(wú)功臨界負(fù)載分配系數(shù)的綜合臨界負(fù)載分配系數(shù)的分析。

對(duì)工況負(fù)載分配系數(shù)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的判定，都應(yīng)按動(dòng)態(tài)算式進(jìn)行計(jì)算。

4多個(gè)變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式節(jié)約功率

如果變(配)電所C由電源乙供電運(yùn)行方式比電源甲經(jīng)濟(jì)，則用式(23)減去式(26)考慮負(fù)載波動(dòng)后，即為節(jié)約的有功功率ΔΔP（kW）

式中KT1i——線路L1i的負(fù)載波動(dòng)損失系數(shù)；

KT2i——線路L2i的負(fù)載波動(dòng)損失系數(shù)。

同理可給出變(配)電所C由電源乙供電運(yùn)行方式比電源甲供電節(jié)約的無(wú)功功率ΔΔQ（kvar）計(jì)算式

兩端供電網(wǎng)開(kāi)式運(yùn)行是經(jīng)常采用的一種運(yùn)行方式。從前面的分析和實(shí)例計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，對(duì)這種運(yùn)行方式實(shí)施經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能夠獲得顯著的節(jié)電效果。因此，在電網(wǎng)運(yùn)行中，我們應(yīng)該通過(guò)理論計(jì)算，選取最佳的供電方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，使網(wǎng)絡(luò)的總線損最大限度地減少，節(jié)約電能，提高企業(yè)和社會(huì)效益。

5參考文獻(xiàn)

篇8

關(guān)鍵詞：直流牽引；供電系統(tǒng)；短路試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

地鐵線路在緩解城市交通壓力方面的重要性日趨顯現(xiàn),地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行則對(duì)保證機(jī)車運(yùn)行以及乘客的人生安全起到非常重要的作用。直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式較多,故障時(shí)具有短路電流大、難切除的特點(diǎn),不僅造成經(jīng)濟(jì)損失,甚至可能威脅乘客的人身安全。地鐵系統(tǒng)短路電流的準(zhǔn)確計(jì)算不僅是系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃的依據(jù),也是繼電保護(hù)整定的基礎(chǔ),對(duì)保證人身安全、降低故障損失都有著十分重要的意義。

1、直流牽引供電系統(tǒng)

電網(wǎng)110kV的高壓電源經(jīng)過(guò)主變電所降壓為33kV（10kV）供牽引變電所使用，牽引變電所通過(guò)整流變壓器和整流機(jī)組將交流降壓并整流為直流1500V（750V）向機(jī)車供電。直流牽引供電系統(tǒng)如圖1所示，地鐵一般采用上下行接觸網(wǎng)并聯(lián)雙端供電，鋼軌回流的方式，其中鋼軌通過(guò)絕緣墊與大地保持絕緣。

圖1牽引供電系統(tǒng)圖

1.1、牽引變電所和牽引網(wǎng)

牽引變電所兩臺(tái)整流變壓器一次繞組分別移相+7.5°、-7.5°。整流變壓器將33kV降壓為1180V，其二次繞組有一個(gè)星形繞組和三角形繞組，分別向兩個(gè)三相整流橋供電，構(gòu)成一套12脈波整流機(jī)組。同時(shí)，通過(guò)與另一套12脈波整流機(jī)組經(jīng)匹配構(gòu)成一套等效24脈波整流機(jī)組，為機(jī)車提供DC1500V牽引動(dòng)力。牽引網(wǎng)由變電所母線至接觸網(wǎng)的饋線、為機(jī)車授流的接觸網(wǎng)和回流的鋼軌組成，上下行的四條鋼軌采用全并聯(lián)的方式作為回流導(dǎo)體。

1.2、牽引網(wǎng)阻抗導(dǎo)體的阻抗

由導(dǎo)體電阻和電感決定，導(dǎo)體內(nèi)部磁鏈與流過(guò)導(dǎo)體的電流之比為內(nèi)電感，外部磁鏈與流過(guò)導(dǎo)體的電流之比為外電感。接觸網(wǎng)的單位長(zhǎng)電阻由式（1）給出，內(nèi)電感由式（2）給出，由于組成鋼軌的鐵磁性材料的特殊性，其電阻、內(nèi)電感的計(jì)算十分復(fù)雜，工程上通常采用經(jīng)驗(yàn)公式（3）給出其電阻和內(nèi)電抗，需要說(shuō)明的是式（3）給出的是阻抗值，需要將其換算為電感值，在計(jì)算鋼軌暫態(tài)參數(shù)時(shí)，使用8.13Hz的阻抗值較為準(zhǔn)確。

（1）

（2）

+（3）

式中，為導(dǎo)體電導(dǎo)率，為導(dǎo)體截面積，、分別為真空磁導(dǎo)率和導(dǎo)體的相對(duì)磁導(dǎo)率，，為角頻率。

1.3、直流系統(tǒng)短路故障原因

牽引電流經(jīng)直流饋線開(kāi)關(guān)、饋線電纜、上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)輸送到接觸網(wǎng)之上,然后通過(guò)列車、鋼軌、回流線一直回到負(fù)極,可形成一個(gè)行之有效的閉合回路。導(dǎo)致直流牽引供電系統(tǒng)短路故障出現(xiàn)的原因主要有以下兩方面。

1.3.1、正極對(duì)負(fù)極短路故障

此故障絕大多數(shù)是因?yàn)榧芸战佑|網(wǎng)對(duì)于鋼軌短路而導(dǎo)致的,比如說(shuō)接觸網(wǎng)斷線掉落到鋼軌之上、機(jī)車頂部對(duì)于接觸網(wǎng)放電、錯(cuò)誤掛接地線等等,直流正極對(duì)負(fù)極產(chǎn)生瞬時(shí)短路,短路電流則可以達(dá)到幾萬(wàn)安,使得直流開(kāi)關(guān)大電流脫口保護(hù)瞬間動(dòng)作,DDL-Delta-I等等逐漸開(kāi)始啟動(dòng)。

1.3.2、正極對(duì)大地短路故障

老鼠、蜈蚣等等較小的動(dòng)物爬入帶電回路；小金屬線頭、沒(méi)有使用的螺絲、墊圈等等零件,掉落在帶電回路之上，導(dǎo)致直流正極同框架短路,引起框架保護(hù)動(dòng)作。線路可能是接觸網(wǎng)、饋線或變電所饋線電纜接地；絕緣子擊穿、折斷；隔離開(kāi)關(guān)處于接地狀態(tài)、引線脫落；接觸網(wǎng)對(duì)架空地線放電；機(jī)車主回路接地等。正極接地故障大多數(shù)是持續(xù)性短路故障，如果沒(méi)有及時(shí)清除的話,比較容易使得故障擴(kuò)大變?yōu)橹绷髡龢O通過(guò)綜合接地裝置、鋼軌同地之間的泄露電阻到負(fù)極的短路事故,對(duì)于多處直流設(shè)備可以使得出現(xiàn)較為嚴(yán)重?zé)龘p,破壞性以及危害變大。

2、短路試驗(yàn)方法

2.1、設(shè)置方案

在同鋼軌連接之時(shí)，要求對(duì)鋼軌進(jìn)行除銹處理同時(shí)將其連接牢固，這樣就可以有效避免連接之處出現(xiàn)比較大的接觸電阻，如果電流偏大之時(shí)則會(huì)燒壞鋼軌，如圖1所示

圖1 短路試驗(yàn)接線

2.2、注意事項(xiàng)

2.2.1、進(jìn)行試驗(yàn)之前，與之相關(guān)區(qū)間的接觸網(wǎng)需要保持為停電狀態(tài)，接觸網(wǎng)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)位置。

2.2.2.試驗(yàn)之前，在試驗(yàn)變電所應(yīng)該使用“電壓-電流法”，測(cè)量閉合回路的直流電阻，這樣就可以確認(rèn)回路完整閉合。

2.2.3、試驗(yàn)前，應(yīng)該設(shè)備保護(hù)定值以及動(dòng)作時(shí)間配合之間的正確性。

2.2.4、試驗(yàn)前，檢查區(qū)段內(nèi)架空地線與接地裝置每一處的連接點(diǎn)，同時(shí)使用力矩扳手將其緊固。

2.2.5、試驗(yàn)之前，需要檢查直流開(kāi)關(guān)所在高壓室的消防設(shè)施，比如說(shuō)應(yīng)該設(shè)置氣體消防設(shè)備，需要確認(rèn)其在“手動(dòng)”位置之上，也應(yīng)該留夠充足的臨時(shí)消防用具。

2.2.6、在進(jìn)行試驗(yàn)之前，在短路點(diǎn)兩側(cè)20m做好防護(hù)，不能出現(xiàn)無(wú)關(guān)人員進(jìn)行此區(qū)域，及時(shí)設(shè)置相關(guān)的防護(hù)標(biāo)志。

2.2.7、試驗(yàn)結(jié)束之后，檢查開(kāi)關(guān)以及觸頭是否燒傷或有殘留物。

3、直流系統(tǒng)短路故障排查方法

為盡快恢復(fù)供電,同時(shí)避免斷路器合在故障線路上,直流開(kāi)關(guān)保護(hù)模塊通過(guò)線路測(cè)試,判別故障性質(zhì)的自動(dòng)重合閘功能。重合閘保護(hù)動(dòng)作情況可以當(dāng)做判別短路故障原因十分重要的根據(jù)。

3.1、重合閘原理

線路測(cè)試功能可以通過(guò)測(cè)量直流母線電壓以及饋線電壓及時(shí)判斷出主回路是否可以正常工作,如此,線路測(cè)試回路電阻Rx就可以決定斷路器是否被允許合閘。依據(jù)計(jì)算結(jié)果可以得知;

Rx>2.5Ω,瞬時(shí)性故障,那么重合閘成功。

Rx

通常是通過(guò)列車故障等外部原因或者是接觸網(wǎng)短時(shí)閃絡(luò)造成金屬性短路而導(dǎo)致的,較多為瞬時(shí)性短路故障，同時(shí)保護(hù)類型主要為大電流脫扣、DDL-Delta-I。當(dāng)前供電設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，需要注意觀察設(shè)備運(yùn)行狀況，

同時(shí)也應(yīng)該對(duì)直流開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)程做好錄波；組織該趟列車下線運(yùn)營(yíng),安排接觸網(wǎng)人員對(duì)于故障區(qū)段正線進(jìn)行登乘巡視,待運(yùn)營(yíng)結(jié)束后組織相關(guān)專業(yè)對(duì)直流開(kāi)關(guān)本體、接觸網(wǎng)、列車進(jìn)行較為細(xì)致的檢查以及分析。

3.2、重合閘不成功此時(shí)故障應(yīng)為持續(xù)性故障

若框架保護(hù)動(dòng)作,應(yīng)嘗試對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行復(fù)位，如果復(fù)位成功的話,通過(guò)電調(diào)允許之后才可以進(jìn)行試送電,依照電調(diào)的相關(guān)要求做好進(jìn)一步處理；如果不可以復(fù)歸的話,就需要解除故障與之相鄰牽引變電所的閉鎖條件,退出本所的整流機(jī)組,通過(guò)越區(qū)開(kāi)關(guān)進(jìn)行大雙邊供電。如果大電流脫扣保護(hù)動(dòng)作,故障點(diǎn)則有可能在饋線至上網(wǎng)電纜處,現(xiàn)場(chǎng)人員需要聽(tīng)從電調(diào)安排做好設(shè)備檢查工作。

3.3、既有雙端量的故障定位

直流牽引供電系統(tǒng)的故障分析法是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和測(cè)量得到的電壓、電流,根據(jù)短路故障模型,經(jīng)過(guò)分析化簡(jiǎn)得到故障定位方程,代入所需參數(shù),求出故障點(diǎn)距離,從而實(shí)現(xiàn)短路故障點(diǎn)的精確定位。故障分析法按定位所需信息可以分為單端量法和雙端量法。單端量法只使用單側(cè)信息,實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單方便,但難消除故障點(diǎn)過(guò)渡電阻和對(duì)側(cè)系統(tǒng)的影響,從而導(dǎo)致定位精度不高。雙端量法從原理上不存在過(guò)渡電阻和對(duì)側(cè)系統(tǒng)。

3.4、系統(tǒng)阻抗的問(wèn)題

應(yīng)借助通信技術(shù)獲取對(duì)側(cè)的數(shù)據(jù)信息,存在數(shù)據(jù)同步、計(jì)算量大等問(wèn)題。故障分析法對(duì)樣率要求低,可靠性較高,無(wú)死區(qū)。但是該方法需要計(jì)算精確的線路參數(shù),當(dāng)線路參數(shù)存在一定誤差時(shí),會(huì)影響故障定位的精度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)在牽引供電系統(tǒng)中的發(fā)展和應(yīng)用,使獲得對(duì)側(cè)故障信息成為可能。對(duì)雙端量法在牽引供電系統(tǒng)中的應(yīng)用做了一定的研究,目前采用雙端時(shí)域阻抗法的故障定位方法有基于軌電位的故障定位和基于微分方程的故障定位兩種。

3.5、基于軌電位的故障定位

根據(jù)雙邊供電下直流牽引網(wǎng)穩(wěn)態(tài)模型建立短路故障模型,該模型作了如下簡(jiǎn)化處理。

假定兩端變電所的交流側(cè)相同且穩(wěn)定運(yùn)行,即不用考慮交流側(cè)的影響;

假定將兩端整流機(jī)組根據(jù)外特性等效為帶內(nèi)電阻的電壓源;

假定鋼軌為均句對(duì)稱結(jié)構(gòu),具有一致的單位長(zhǎng)度電阻,軌道與地之間只有純阻性的電氣聯(lián)系;

回流系統(tǒng)可以縱向分解為上、下行鋼軌、排流網(wǎng)和接地網(wǎng)3個(gè)單元組成,設(shè)兩牽引變電所之間的距離為,橫向以長(zhǎng)度為劃分成個(gè)單元格,即=/,其中表示鋼軌各單元的電阻,表示鋼軌與排流網(wǎng)各單元的過(guò)渡電阻,表示排流網(wǎng)各單元的電阻,兩端牽引變電所饋線電流分別為、，根據(jù)基爾霍夫定律,可以求出短路點(diǎn)電流,即=+

4、結(jié)語(yǔ)

直流牽引供電系統(tǒng)聯(lián)鎖關(guān)系比較復(fù)雜,短路故障點(diǎn)比較多并且面廣,不容易找,需要依據(jù)故障的現(xiàn)象、保護(hù)動(dòng)作情況、重合閘情況等等進(jìn)行綜合的分析。地鐵供電維保人員在平常的工作之中需要不斷加強(qiáng)設(shè)備巡視、強(qiáng)化作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),從根本之上減少短路事故的出現(xiàn),并且需要不斷提升自身故障分析處理能力,最大限度地減少對(duì)于地鐵行車以及運(yùn)營(yíng)的影響。

參考文獻(xiàn)

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篇9

[關(guān)鍵詞]大伙房水庫(kù)輸水 TBM掘進(jìn) 管理 隧洞開(kāi)挖

中圖分類號(hào)：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）25-0185-01

1 概述

遼寧省大伙房水庫(kù)輸水是一項(xiàng)大型調(diào)水工程，其中隧洞工程為深埋、長(zhǎng)大型，洞長(zhǎng)85.32km，洞徑8.0m，設(shè)計(jì)引水流量70m3/s，縱坡1/2380。

我公司承建的是TBM第3標(biāo)段，也是本工程隧洞的出口段，位于新賓縣木奇鎮(zhèn)境內(nèi)。起點(diǎn)樁號(hào)66+846.420m，終點(diǎn)樁號(hào)85+316.114m，隧洞總長(zhǎng)18469.694m。于2005年7月12日開(kāi)工，2007年12月19日開(kāi)挖完畢，2009年9月21日通水。

本標(biāo)段在樁號(hào)76+404.817m處有一條16#施工支洞與主洞相交。主洞施工選用了美國(guó)羅賓斯（Robbins）生產(chǎn)的敞開(kāi)式硬巖掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，TBM在主洞出口洞外組裝，向上游掘進(jìn)。

2 設(shè)備特點(diǎn)

2.1 刀盤變頻驅(qū)動(dòng)

掘進(jìn)刀盤直經(jīng) 8.03m，19”刀具，中心刀8把，正滾刀35把，邊刀 8把。刀盤額定推力 14，373kN，最大推力22，934kN，刀盤采用變頻電動(dòng)機(jī)（VFD）驅(qū)動(dòng)。在掘進(jìn)過(guò)程中，洞線巖性差別變化大，遇軟巖時(shí)要求TBM小推力、低轉(zhuǎn)速，遇硬巖時(shí)則要求TBM大推力、高轉(zhuǎn)速掘進(jìn)。變頻驅(qū)動(dòng)能無(wú)級(jí)變速，自動(dòng)適應(yīng)不同圍巖硬度要求，達(dá)到快速掘進(jìn)之目的。

2.2 激光導(dǎo)向

采用PPS激光導(dǎo)向系統(tǒng)，控制掘進(jìn)方向。該導(dǎo)向裝置包括激光發(fā)射器、激光接受器、中心控制電腦、顯示裝置、記錄裝置。系統(tǒng)從三維空間來(lái)自動(dòng)確定TBM的確切方位和掘進(jìn)方向。同時(shí)，也給司機(jī)提供了關(guān)于機(jī)器偏離設(shè)計(jì)中線的所有信息。掘進(jìn)司機(jī)在操作室內(nèi)可通過(guò)相應(yīng)的液壓油缸調(diào)整TBM的掘進(jìn)方向 。本標(biāo)取得了貫通誤差橫向13mm、豎向0.5mm的良好效果。

2.3 支護(hù)系統(tǒng)

掘進(jìn)機(jī)上配有支護(hù)系統(tǒng)，包括鋼拱架安裝器、錨桿鉆機(jī)（可做超前鉆機(jī)）、鋼筋網(wǎng)安裝器、注漿泵、混凝土噴射機(jī)等，隨著掘進(jìn)及時(shí)對(duì)圍巖支護(hù) 。

2.4 連續(xù)皮帶出碴

采用大功率、長(zhǎng)距離 （10Km） 、可延伸、可控起動(dòng)的連續(xù)皮帶機(jī)出渣。帶寬914mm、帶速2.9m/s，設(shè)計(jì)輸送能力800 t/h。運(yùn)輸流程是：刀盤鏟斗拾起渣料通過(guò)刀盤溜渣槽TBM主皮帶機(jī)連接橋皮帶機(jī)后配套皮帶機(jī)隧洞連續(xù)皮帶機(jī)洞外轉(zhuǎn)渣皮帶機(jī)臨時(shí)堆渣場(chǎng)自卸汽車倒運(yùn)棄渣場(chǎng)。皮帶機(jī)頭部驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在洞外或主支洞交叉處，皮帶沿洞壁設(shè)置。隨TBM鉆進(jìn)逐步放出儲(chǔ)帶倉(cāng)內(nèi)皮帶，儲(chǔ)帶倉(cāng)可儲(chǔ)存620m長(zhǎng)皮帶，一次可延伸300m皮帶機(jī)，放完后再接長(zhǎng)皮帶。皮帶按“指針?lè)ā绷蚧宇^，以保證TBM連續(xù)施工。

2.5 高壓電纜進(jìn)洞

TBM最大用電負(fù)荷為3705kW。機(jī)上配備2×2000kVA+1×1000kVA變壓器。洞外將供電線路升壓至20kV，通過(guò)洞內(nèi)鋪設(shè)的YJV22-3×95mm2高壓電纜給TBM供電。TBM后配套設(shè)有高壓電纜卷筒，可儲(chǔ)備300m電纜。隨著TBM向前掘進(jìn)，不斷放出電纜，當(dāng)電纜全部放出后，TBM停機(jī)，用TBM上的柴油發(fā)電機(jī)給電纜卷筒供電，再把新一卷電纜重新繞到卷筒上。

2.6 通風(fēng)能力強(qiáng)

首次使用長(zhǎng)距離（10Km）、大風(fēng)量、低泄漏風(fēng)管、變頻控制的獨(dú)頭通風(fēng)系統(tǒng)。隧洞最大通風(fēng)長(zhǎng)度為16#施工支洞洞口至本標(biāo)終點(diǎn)，16#施工支洞長(zhǎng)643m，支洞距主洞終點(diǎn)長(zhǎng)9558m，總長(zhǎng)10201m。用壓入式通風(fēng)。洞口安裝一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，型號(hào)為152-109-1470，功率150Kw，供風(fēng)量25m3/S，送風(fēng)到TBM后配套系統(tǒng)，給工作面供風(fēng)。送風(fēng)管道為進(jìn)口優(yōu)質(zhì)軟風(fēng)管，直徑2.2m，每節(jié)長(zhǎng)300m。該風(fēng)管主要特點(diǎn)是摩擦阻力系數(shù)低，為0.0024。漏風(fēng)率低，每節(jié)露風(fēng)量為0.13m3/ s。

TBM后配套裝有吸塵器和濕式過(guò)濾器，用來(lái)吸收滾刀破巖時(shí)和噴錨支護(hù)時(shí)產(chǎn)生的粉塵。同時(shí)通過(guò)刀盤噴水降溫裝置，也能控制粉塵產(chǎn)生。

2.7 有軌機(jī)車運(yùn)輸

用有軌機(jī)車運(yùn)輸支護(hù)材料和掘進(jìn)中所需的設(shè)備配件。有軌機(jī)車軌道為43kg/m，軌距900mm，機(jī)車用電瓶驅(qū)動(dòng)，有利于減少洞內(nèi)空氣污染。每列車由1節(jié)機(jī)車，1節(jié)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿運(yùn)輸車，2節(jié)鋼軌車，2節(jié)噴混凝土料車，1節(jié)人員車組成。

3 TBM鉆進(jìn)的管理特點(diǎn)

只有控制好設(shè)備的完好率及時(shí)間利用率，才有保證TBM快速掘進(jìn)，在TBM完好率及時(shí)間利用率上，靠的是狠抓設(shè)備的管、用、養(yǎng)、修 幾個(gè)環(huán)節(jié)。按規(guī)定時(shí)間檢查保養(yǎng)設(shè)備，更換易損件。每天24小時(shí)分三個(gè)班作業(yè)，兩個(gè)班掘進(jìn)，一個(gè)班維修保養(yǎng)。做到了定期維修保養(yǎng)，改變了設(shè)備不壞、掘進(jìn)不停的舊理念。另外在保證質(zhì)量、安全前提下，班進(jìn)尺和每個(gè)人經(jīng)濟(jì)利益掛鉤，調(diào)動(dòng)了生產(chǎn)人員的積極性。

4 加快進(jìn)度其它措施

4.1 充分發(fā)揮施工支洞作用

在TBM鉆進(jìn)到16#施工支洞之前，用鉆爆法將主支洞交叉處的主洞檢修間開(kāi)挖完畢，利用檢修間，將TBM全面維修一次，保持設(shè)備的完好性。同時(shí)將TBM供電、供水、通風(fēng)、出渣、掘進(jìn)材料供應(yīng)全部轉(zhuǎn)移到16#支洞，縮短了供應(yīng)距離，加快了施工進(jìn)度。

4.2 地表?xiàng)l件利用

利用天然河道隧洞埋深淺、道路易修處，設(shè)施工投料井，襯砌混凝土從投料井進(jìn)入，減少洞內(nèi)相互干擾，縮短運(yùn)輸距離，加快了襯砌速度。同時(shí)、該井還有改善通風(fēng)條件功能。

篇10

關(guān)鍵詞：電氣工程；施工設(shè)備；故障診斷

中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1、電氣工程施工設(shè)備使用的現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)的人力施工方式相比,機(jī)械設(shè)備的使用,在很大程度上提高了施工的效率。隨著近年來(lái)信息技術(shù)的發(fā)展,人們?cè)跈C(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)智能芯片,寫人特定的程序后,就可以讓設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行,按照人們的設(shè)定,來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的命令,這些自動(dòng)化程度較高的電氣設(shè)備的使用,進(jìn)一步提高了施工的效率?？紤]到電氣設(shè)備的重要性,我國(guó)非常重視電氣設(shè)備的使用,但是受到技術(shù)水平的限制,目前市面上的先進(jìn)電氣設(shè)備,大多是由國(guó)外的公司生產(chǎn)的,我國(guó)只能生產(chǎn)一些簡(jiǎn)單的設(shè)備,這種情況嚴(yán)重的影響了我國(guó)電氣設(shè)備的使用,在實(shí)際施工的過(guò)程中,這些設(shè)備雖然可以極大的提高施工的效率,但是在出現(xiàn)故障時(shí),由于我國(guó)技術(shù)人員自身的素質(zhì)較低,很難及時(shí)的對(duì)設(shè)備進(jìn)行修復(fù),為了很好的解決這個(gè)問(wèn)題,一些企業(yè)聘請(qǐng)了國(guó)外的技術(shù)人員,在很大程度上增加了施工的成本,由此可以看出,我國(guó)電氣工程施工設(shè)備的使用情況并不樂(lè)觀,在實(shí)際使用的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些小故障。

2、電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)具備的作用

2.1、電氣設(shè)備診斷方面

電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)在診斷電氣設(shè)備故障的時(shí)候，能夠找出電氣設(shè)備發(fā)生

故障的位置。首先，初期對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行診斷的過(guò)程中，在系統(tǒng)選擇頁(yè)面上選取需要診斷的機(jī)械設(shè)備;其次，按照選取的電氣設(shè)備，將與其相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息數(shù)據(jù)調(diào)取出來(lái)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)信息數(shù)據(jù)找出電氣設(shè)備發(fā)生故障的位置;最后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息數(shù)據(jù)對(duì)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障問(wèn)題的原因進(jìn)行分析，為電氣設(shè)備故障診斷提供合理的依據(jù)。電氣設(shè)備故障診斷完成之后，應(yīng)當(dāng)標(biāo)記經(jīng)常發(fā)生故障的電氣設(shè)備，采取針對(duì)性處理，以此提升電氣設(shè)備的運(yùn)行效率與質(zhì)量，確保電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的安全性、穩(wěn)定性。

2.2、精密部件診斷方面

電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)在確定發(fā)生故障的電氣設(shè)備以及故障位置之后，還要對(duì)電氣設(shè)備故障發(fā)生機(jī)理、細(xì)節(jié)進(jìn)行分析，以此為電氣設(shè)備故障的處理提供相應(yīng)的條件。分析電氣設(shè)備故障發(fā)生機(jī)理，主要是對(duì)電氣設(shè)備內(nèi)部中精密部件出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行診斷。電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中，主要是利用人機(jī)交互來(lái)診斷精密部件;診斷人員在電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中將出現(xiàn)故障的電氣設(shè)備信息數(shù)據(jù)調(diào)取出來(lái)，并且由診斷人員對(duì)電氣設(shè)備故障系統(tǒng)提出的問(wèn)題進(jìn)行回答，然后系統(tǒng)針對(duì)診斷人員的回答進(jìn)行推理，并且確定最終的診斷答案。

2.3、電氣設(shè)備故障處理方面

電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)不僅具備診斷電氣設(shè)備故障的功能，還具備處理電氣設(shè)備故障的功能，可以總結(jié)中解決電氣設(shè)備故障的主要方法;尤其是對(duì)一些已經(jīng)了解與掌握故障出現(xiàn)原因，但是無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效處理的電氣設(shè)備。對(duì)于此類電氣設(shè)備故障問(wèn)題，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，就能夠給出一個(gè)合理、適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法，防止電氣設(shè)備故障無(wú)法處理的狀況發(fā)生。

3、電氣工程施工設(shè)備容易出現(xiàn)的故障

3.1、元器件的損壞

考慮到電氣設(shè)備的特點(diǎn),在實(shí)際工作的過(guò)程中,受到各方面因素的影響,經(jīng)常會(huì)發(fā)生故障,其中電子元器件的損壞,是比較常見(jiàn)的故障,尤其是一些復(fù)雜的設(shè)備,采用的元器件種類和數(shù)量很多,如果供電電壓不穩(wěn),或者處于長(zhǎng)時(shí)間的工作狀態(tài),一些元器件就容易損壞,這種故障修復(fù)比較困難,如電阻和電容發(fā)生損壞,這些元器件通常焊接在電路板上,要想更換這些器件,必須在不損壞其他部件的基礎(chǔ)上,拿下壞掉的元件,然后重新焊接上好的元件。通常情況下,元器件的損壞主要有兩個(gè)原因,分別是外界環(huán)境和自身老化,其中自身老化是不可避免的,對(duì)于每個(gè)電子元器件來(lái)說(shuō),都有一定的壽命,隨著設(shè)備的使用,這些元器件的壽命越來(lái)越短,達(dá)到某個(gè)臨界點(diǎn)后,就會(huì)出現(xiàn)損壞,而外界環(huán)境的原因是可以避免的,如電壓不穩(wěn)或者撞擊等問(wèn)題,在使用設(shè)備的過(guò)程中,利用一些特殊的手段,都可以得到很好的控制。

3.2、軟件方面的故障

隨著自動(dòng)化技術(shù)的普及應(yīng)用,現(xiàn)在的電氣工程施工設(shè)備,幾乎都集成了智能芯片,根據(jù)實(shí)際使用的需要,都會(huì)事先設(shè)定好相應(yīng)的程序,如果電氣設(shè)備自身比較復(fù)雜,那么就很容易出現(xiàn)軟件上的故障,如設(shè)備停止工作,或無(wú)法完成應(yīng)有的功能。設(shè)備的軟件出現(xiàn)問(wèn)題,在我國(guó)的電氣工程施工設(shè)備使用中非常普遍,受到我國(guó)施工人員自身素質(zhì)的影響,很難執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的操作。即使設(shè)備的自動(dòng)化程度很高,依然需要少量的人員來(lái)操作,監(jiān)測(cè)設(shè)備工作的情況,同時(shí)定期的對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。通過(guò)實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn),我國(guó)的這些技術(shù)人員,自身的專業(yè)素質(zhì)普遍較低,在實(shí)際工作的過(guò)程中,只能夠完成監(jiān)測(cè)的工作,在設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),無(wú)法及時(shí)的對(duì)故障進(jìn)行診斷,然后采取針對(duì)性的處理措施。由此可以看出,電氣工程施工設(shè)備軟件方面的故障,在我國(guó)出現(xiàn)的比較多,極大的影響了電氣設(shè)備的使用,要想很好的解決這個(gè)問(wèn)題,首先應(yīng)該提高技術(shù)人員的素質(zhì),雖然近些年我國(guó)一直在進(jìn)行教育改革,在一定程度上提高了教育的水平,但是技術(shù)人員的理論知識(shí)掌握較好,而實(shí)踐能力較差,畢業(yè)進(jìn)人工作崗位后,需要一段適應(yīng)的時(shí)間。

4、電氣工程施工設(shè)備故障診斷

4.1、用微機(jī)進(jìn)行電氣設(shè)備故障診斷

1）故障信息的來(lái)源

電氣設(shè)備故障時(shí)，要求調(diào)度員能迅速、準(zhǔn)確地判明發(fā)生的故障，盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。提高故障判斷的正確率，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障的快速診斷和恢復(fù)，對(duì)故障前后的原始電氣量和非電氣量的快速準(zhǔn)確獲得提出了較高的要求。

目前己有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可向調(diào)度端提供開(kāi)關(guān)變?yōu)樾畔ⅲ晃C(jī)保護(hù)裝置可判斷出電網(wǎng)局部故障類型，給出相應(yīng)的告警和出口動(dòng)作，并可進(jìn)行事故追憶、事故重演等。當(dāng)發(fā)生復(fù)雜故障時(shí)，這些信息還不足以分析故障原因的和判斷故障類型，也談不上對(duì)故障作快速診斷恢復(fù)處理。微機(jī)錄波器能反映出故障前、后電網(wǎng)電氣量的瞬間變化及繼電保護(hù)動(dòng)作的狀態(tài)，是對(duì)現(xiàn)代電網(wǎng)故障進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)，也是評(píng)價(jià)繼電保護(hù)動(dòng)作及分析設(shè)備故障性質(zhì)、原因的重要依據(jù)。

2）高壓斷路器的特征參數(shù)采集

保持微機(jī)保護(hù)裝置現(xiàn)有的硬件平臺(tái)基本不變(可多增加幾路模擬／開(kāi)關(guān)通道)，而軟件中嵌入故障診斷信息庫(kù)。將這些參數(shù)實(shí)時(shí)通過(guò)相應(yīng)的傳感器采集出來(lái)后，進(jìn)行一些處理，然后傳送到保護(hù)裝置中，與其中的故障診斷信息庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，預(yù)測(cè)可能發(fā)生故障的趨勢(shì)或判斷出相應(yīng)的故障，進(jìn)而發(fā)出預(yù)告或動(dòng)作信號(hào)。

4.2、故障診斷與微機(jī)繼電保護(hù)的集成化

首先應(yīng)該建立故障診斷的硬件平臺(tái)高壓斷路器的硬件平臺(tái)，創(chuàng)建高壓斷路器故障診斷的監(jiān)測(cè)和診斷流程，組織好故障診斷知識(shí)庫(kù)。

真空斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)(靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù))、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和專家知識(shí)庫(kù)三大部分。專家知識(shí)庫(kù)是診斷知識(shí)的存儲(chǔ)場(chǎng)所，用于存儲(chǔ)設(shè)備的原理性知識(shí)、專家經(jīng)驗(yàn)等診斷知識(shí)，為診斷系統(tǒng)的診斷推理過(guò)程提供知識(shí)支持。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)記錄是隨著智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)的運(yùn)行而不斷變化，用于存放斷路器各種實(shí)時(shí)狀態(tài)信息、診斷推理的初始報(bào)普信息、功能故障信息、診斷推理結(jié)論等。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)具有相似的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)記錄通過(guò)實(shí)時(shí) 。

其次是數(shù)據(jù)定時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)形成。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)主要存儲(chǔ)當(dāng)天的實(shí)時(shí)信息，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)具有相同的格式，但是其保存的信息量更大，是歷史所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，但是其時(shí)標(biāo)不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的嚴(yán)格時(shí)標(biāo)，因?yàn)闉榱斯?jié)省空間，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)據(jù)挖掘和優(yōu)化。專家知識(shí)庫(kù)是所有與優(yōu)化檢修診斷決策相關(guān)專家知識(shí)的知識(shí)倉(cāng)庫(kù)，是系統(tǒng)智能程度的表現(xiàn)。所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)都嚴(yán)格按照知識(shí)描述框架的要求進(jìn)行。為系統(tǒng)的智能性、開(kāi)發(fā)性打下基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，電氣設(shè)備已經(jīng)得到了普及應(yīng)用,但是電氣設(shè)備在實(shí)際的使用中,因?yàn)槟晗薜脑蛞矔?huì)經(jīng)常發(fā)生一些故障，從而影響到工程的進(jìn)行，因此我們必須要加強(qiáng)這方面的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]李武云.電氣工程施工設(shè)備故障診斷分析[J].統(tǒng)計(jì)與管理,2014,06:159-160.