常用电源电路设计范文

关键词：10kV配电房，设计，问题

Abstract:ourpowersystemdevelopmentisrapid,electricpowerdemandsincreasing,l0kVtohighvoltagedistributionneedsmoreandmorewidely.Distributionisthecoreoftheelectricpowerequipment,therationaldesignofdistributionistoensurethesafeoperationofthepowerofthekey,isalsoaprojectqualityreflect.

Keywords:10kVsubstations,design,problem

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

10kV配电房是供配电系统中的一个重要环节，其设计的优劣对终端用户用电质量造成极大影响。本文对10kV配电房的设计规范及存在的问题进行探讨，共同交流以便提高。

一、配电房的优点

1、变压器装于室内，不受日晒雨淋等自然因素的影响，防止坏人破坏和偷盗变压器铜心，用户放心，可延长变压器使用寿命，且有防老鼠人内造成电气事故的功能。

2、用户计费总表装于室内，上锁交由供电部门直接管理，用户无法入内，只能维护管理装于室外各分路的计费分表。

3、高压、低压均采用架空线，成本低，易安装，维护检修方便，易发现和排除故障，线路对地距离符合规程规范要求。

二、10kV配电房设计规范

1、配电房的位置应靠近用电负荷中心，设置在尘埃少、腐蚀介质少、干燥和震动轻微的地方，并宜适当留有发展余地。

2、配电房的布置必须遵循安全、可靠、适用和经济等原则，并应便于安装、操作、搬运、检修、试验和监测。

3、配电房内除本室需用的管道外，不应有其它的管道通过。室内管道上不应设置阀门和中间接头；水汽管道与散热器的连接应采用焊接；配电屏的上方不应敷设管道。

4、落地式配电箱的底部宜抬高，室内宜高出地面50mm以上，室外应高出地面200mm以上。底座周围应采取封闭措施，并应能防止鼠、蛇类等小动物进入箱内。

5、同一配电房内并列的两段母线，当任一段母线有一级负荷时，母线分段处应设防火隔断措施。

6、成排布置的配电屏，其长度超6m时，屏后通道应设两个出口，并宜布置在通道的两端，当两出口之间的距离超过15m时其间尚应增加出口。

7、配电房屋顶承重构件的耐火等级不应低于二级，其它部分不应低于三级。

8、配电房长度超过7米时，应设两个出口，宜布置在配电房的两端。当配电房为楼上楼下两部分布置时，楼上部分的出口应至少有一个通向该层走廊或室外的安全出口。配电房的门均应向外开启，但通向高压配电室的门应为双向开启门。

9、配电房的顶棚、墙面及地面的建筑装修应少积灰和不起灰；顶棚不应抹灰。

10、当严寒地区冬季室温影响设备的正常工作时，配电房应采暖，炎热地区的配电室应采取隔热、通风或空调等措施。

11、位于地下室和楼层内的配电房，应设设备运输的通道，并有良好的通风和可靠的照明系统。

12、配电房的门、窗关闭应密合；与室外相通的洞、通风孔应设防止鼠、蛇类等小动物进入的网罩，其防护等级不宜低于《外壳防护等级分类》（GB4208-84）的IP3X级。直接与室外露天相通的通风孔还应采取防止雨、雪飘入的措施。

三、lOkV配电房设计中应注意的问题

1、lOkV配电房的选址。靠近村边或路边，易于进、出线；地势较高处．避开树林、果园及易燃易爆场所；尽量设在没有剧烈振动和没有腐蚀性气体的场所。

2、电缆小间的设置。在条件允许下，我们要求用户能提供一块4x2．5mz的地方建电缆小间，电缆小间里面一般装设5～6个负荷开关。一路高压lOkV进线，4～5路高压lOkV出线(相当一个小型开闭所)，其中一路出线给用户，其它数路出线备用，可接到附近新建的电房去。大大节省高压线路的走廊，又方便以后城区10kV电网形成一个环网，提高供电的可靠性。但10kV电缆小间不能接两路进线电源，因为负荷开关之间隔没有闭锁装置，否则会因误操作而导致不同电源间的短路事故。

3、双电源的电气闭锁问题

一个用户的高压系统如果采用双电源供电时，若10kV的母线不分段运行，为使电能计量准确和避免倒送电，两路电源就不能同时供电，只能采用一回路供电。一回路备用的供电方式．要求两个电源的进线断路器有可靠的电气闭锁，这里所说的电气闭锁就是把两台进线断路器的操动机构的常用辅助触点分别直接串接到对方的合闸回路中。只有当其中的一台开关跳闸后常闭辅助接点挂于闭合位置时，另一台开关才能合闸。但这种电气闭锁方式容易产生以下两个问题，值得注意：(1)常闭辅助接点的动作状态，由断路器的操动机构的传动连杆决定。如果发生机械故障，有可能使辅助接点不断开。闭锁失效；(2)常闭辅助接点容量不大。一般只有5A左右。在较强的合闸控制电源的作用下，容易吸台焊死一闭锁失效。上述2个同题的解决办法是：(1)在两台进线断路器的操动机构加装警告标示牌。有关操作人员须按规程操作，必项在明确另一台进线断路器已经跳闸以后，才能进行合闸操作。

(2)在图1的电气主结线方式下，两台进线高压开关柜(工作电源进线柜和备用电源进线柜)并列在一起。1G和2G刀闸可以加装机械闭链装置，这时1G和2G隔离开关只能台上其中任一个，这样就可以确保在任何情况下只能投入一路电源。两路电源始终处于互为备用的状态。

4、操作电源的接线方式和容量

10kV电房高压开关柜的操作电源采用交流电源。通常取自母线上的电压互感器(简称母线PT)，或是线路上的电压互感器(简称线路PT)，对于只有一路电源供电的系统，操作电源宜取自进线断路器前的电源侧线路PT对于取电源的供电系统。由于备用电源自投需要，既装设母绒PT，又装有线路PT。这时操作电源不宜单独引自母线PT或线路PT，这两种接线方式均有不足之处：

对于单独引自母线PT的不足：a、进线断路器断闸后，母线PT会随着母线失压，高压柜的操作无电源。另一台进线柜的进线断路器的台闸只能是手动操作，而操动机构是电动的。b、当10kV母线或馈线开关发生短路时，该母线的电压必然会降低．如果剩余电压降得太低，就不能保证断路器跳闸。

对于单独引自线路PT的不足：如果线路PT所在的进线电源失压，操作电源也无电，这时如果母线或馈线发生短路故障，则另一台进线断路器和全部的馈线断路器均不能跳闸，势必使事故扩大，造成严重后果。由于上述两种接线方式存在不足之处，因此不宜单独使用。

对于双电源供电的高压系统，为了提高操作电源的可靠性。本人认

为对操作电源也可以采用一工作备用的结线方式，结线方式如下：

图2结线示意图

四、结语

在10kV配电房设计技术上看似不复杂，实际上对电气设计人员有相当高的要求。设计人员不仅要熟悉相关的10kV变配电部分的电气设计规程、规范，而且还要了解其它相关专业的规范。并结合实际工作经验，对设计中容易出现的问题给予重视，尽量避免偏差。确保配电房设计合理、可靠、符合国家规范。

参考文献：

[1]梁志辉.谈10kV变配电设计中常见的问题思考.城市建设理论研究.2011.11

[2]刘叶南.10kV变配电所设计中存在的问题.广东科技.2008.24

[3]林立欣.10KV变配电房设计中几个问题的探讨.汕头科技.1993.3

常用电源电路设计范文

关键词：开关电源；井下电机；PWM；UC1525A

中图分类号：F407.61文献标识码：A

井下智能钻井工具一般采用涡轮发电机作为电源，驱动井下电机控制执行机构工作，实现井下闭环控制。涡轮发电机输出的直流电压受泥浆脉冲影响，波动大，未经过开关稳压，导致电动机供电电压不稳定，在低速运行时不平稳，限制了电动机的低速性能，影响井下智能钻井工具正常工作。为此，设计了一种井下DC-DC开关电源，为井下电机提供稳定直流电压，确保电机在低速状态下平稳运行，进而提高井下智能钻井工具工作的可靠性及稳定性。

1总体设计方案

1.1总体电路设计

DC-DC电源工作在井下高温高压环境中，且靠近发电机及力矩电机震动源。在这种环境温度下，常规半导体电子器件及其组成的电路将难以可靠工作。本设计中输入电压高于输出电压，为尽可能减少所用器件以降低高温情况下因单个器件不稳定导致平均工作寿命减少的情况发生，对比其他电路结构及功率输出情况后，采用BUCK结构电路。开关频率定为3kHz，输入直流电压范围：90-220V，输出电压：48V±2V，输出电流：10A±2A，最大功；500W，最大外径：100mm，工作温度：125℃。

1.2主电路设计

主电路中，输出滤波电感采用铁硅吕磁环，以适应井下振动环境，电感按临界模式计算，为：

式中Vo为输出电压，Dmin为占空比最小值，Iomin为输出电流最小值，T为周期。

单个电感采用五个77191A7铁硅铝磁环叠加共绕，采用了多个磁环叠加绕制后并联使用。

输出端滤波电容最小值满足：

PWM控制电路核心部分采用了TI公司的UC1525A控制器，该控制器工作温度可到125℃，满足井下工作环境对器件的要求，输出级为两路图腾柱式输出，最大驱动电流200mA。

开关MOS管的源极是悬浮的，为形成相对的驱动电压Ugs，采用变压器隔离驱动，开关管采用MOSEFT，驱动功率相对较小，为加速MOSEFT快速导通和截止，减少开关损耗，输出端加入耦合电容和PNP型三极管。为防止由于变压器漏感带来的尖峰电压击穿MOSFET，采用钳位二极管。

考虑到井下高温强振的工作环境，高频变压器采用德国VAC公司超微晶磁材料VITROPERM500F（居里温度为600℃），VAC公司的超微晶材料VITROPERM500F用作开关电源功率变压器，铁损低，饱和磁通密度、磁导率高，可以抵抗强振动应力。

通过以上设计与计算，得到主电路电路设计图如图1所示。

1.3单端正激式辅助电源设计

为保证主电路PWM控制器稳定工作，引入辅助电源，为开关管驱动电路及两个PWM控制器UC1525A供电。设计参数12V/400mA，即该电路可实现输入60～200VDC，输出12V/400mA。由于主电路采用的是BUCK非隔离结构，辅助电源设计时为简化电路采用非隔离式，如图2所示。

辅助电源中，考虑涡轮发电机整流后的电压容易超出三极管极限参数，为保证稳定，自启动电路设计采用两个三极管串联使用，Rb1，Rb2，Rc1为限流电阻。C13上的电压给辅助电源上的PWM控制器提供启动时间，随后当变压器输出端有稳定电压时，将由输出端提供能量。为防止输出端负载对充电回路的影响，加入二极管D14。采用该种方法设计可以减少限流电阻上的损耗，保证辅助电源稳定启动，为主电路PWM控制器提供相对稳定的电源做好铺垫。

单端正激式变压器磁芯材料采用德国VAC公司的超微晶材料磁环W373，由于辅助电源功率较小，故开关频率可以取得稍大，开关电源频率为50KHz。

整流滤波电路设计同BUCK结构设计类似。控制器同样采用TI公司的UC1525A，与BUCK结构设计方法相同。

1.4开关电源热设计

本文所设计的开关电源在井下高温强振环境中工作，必须将发热器件产生的热量尽快发散出去，使温升控制在允许的范围之内，以保证可靠性。考虑工作环境特点，本设计采用散热片为开关电源散热。

MOS管采用IRFP460A，为尽可能好的散热，将功率管固定于散热片上，功率管和散热片之间加入导热系数好的散热硅脂。

2开关电源性能测试

为确保所设计的开关电源能够满足系统性能需求，在实验室对样机进行性能测试。

2.1开关电源基本功能测试

由于前端电压波动较大，为更好地看到效率与输出功率及输入电压波动情况，采用取样分别测量整流后电压70V、100V、145V、195V时效率随输出功率变化情况。测量输出功率时用直流档，测量整流前端输入功率时用有效值档，结果如表1所示。

2.2开关电源可靠性测试

满额功率输出时，温度达到动态平衡时开关管最大温升约为15℃（采用点温仪测试）。电压及纹波参数均未出现异常现象，常温特性比较好。电源性能良好，输出电压误差小于1V。经过近800次开关通断电，电路工作状况未发生问题，电路输出电压不受影响。

长时间工作于150℃时，电路板及开关器件均正常，随着负载功率上升，输出电压有下降趋势。

3结论

3.1应用于钻井井下的开关电源，其主电路拓扑形式选用BUCK电路，所用电子器件少，结构形式简单，能够满足井下狭小空间对于工具尺寸的要求。

3.2开关电源控制环路设计过程中需建立开关电源完整的小信号数学模型，并对其进行开环小信号分析，确保其稳定性。

3.3主电路与辅助电路设计中对输出滤波参数的计算一方面采用理论计算，一方面采用经验值并考虑温度等特性，器件选型上有一定余量，保证其稳定工作。

3.4在高温条件下，需要考察开关电源功率器件散热量和环境温度的平衡温度点以及功率器件在电源舱不同位置时的温升平衡点，确定功率器件最佳散热位置布局，实现开关电源温升最小化。

参考文献

[1]PRESSMANAL.开关电源设计[M].王志强，译.北京：电子工业出版社.2005.

[2]周习祥，杨赛良.BUCKDC/DC变换器最优化设计[J].电子设计工程，2010.

[3]赵负图.电源集成电路手册[M].化学工业出版社，2003.

常用电源电路设计范文篇3

目前,变配电站综合自动化装置(微机保护)是利用操动机构的分励线圈来进行事故跳闸,操作电源一旦发生故障,继电保护就会拒动.所以变配电站综合自动化装置(微机保护)用于交流操作时,操作电源必须可靠,需要选用带蓄电池的不间断电源.如果操作电源取自电压互感器的二次侧或控制变压器做操作电源,无法保证供电的可靠性,那么事故跳闸必须采用电流脱扣器.发生短路事故时要进行大电流切换,需要采用专用继电器,接点容量必须进行校验.电流脱扣器动作可靠性也必须进行校验.因此,把变配电站综合自动化装置(微机保护)保护跳闸出口(X-11,12,13,14)配用专用大容量继电器KA,增加一对常开干接点,就可以采用去分流式电路,利用电流脱扣器进行事故跳闸.大容量的跳闸接点采用带电保持,断电释放的可靠方式,使得电流脱扣器可靠跳闸.保护原理见图3.图3中微机综合保护JZB的设计在章节3“交流操作电源的微机综合保护设计”中阐述.

2交流操作回路设计方案的优点

由一次供电系统给交流操作电源供电,可靠性和稳定性不如直流系统,但交流操作电源系统也具有成本低或性能可靠及接线简单的优势.一套智能接口的直流电源需15万元以上,这对于农村、小工矿企业的设备更新和改造是一笔巨资,以交流操作系统取代直流操作系统节省了大量资金.如果用节省下来的资金购买8~12回路出线的微机综合二次保护装置,是非常经济的,同时也大大提高了系统的可靠性;交流操作电源可使二次回路简化,维护方便.交流操作不需要专门的电流变换装置,且二次回路简单,发生故障少,日常运行维护方便[6].交流操作电源主要适合以下场合:中小型水电站;中小型工矿企业变配电站;农村的小型变电站;建筑电气中的变配电所;煤矿系统输煤系统生产线等用电系统[7].

3交流操作电源的微机综合保护设计

(1)基本保护功能配置.三段式电流保护(电流速断,限时电流速断,定、反时限过电流);电流闭锁低电压保护;零序电流保护;PT断线报警;接地故障报警;控制回路断线告警.(2)额定交流参数.装置电源:AC220V;交流电压100V;交流电流5A或1A;额定频率50Hz;功率消耗:直流回路正常工作不大于15W,动作时不大于25W;交流电压回路每相不大于0.5VA.交流电流回路:额定电流为5A时,每相不大于1VA;额定电流为1A时,每相不大于0.5VA.接点容量:信号回路为AC220V/5A;跳合闸出口回路为AC380/5A;速断跳闸出口回路为AC380/15A.电源电压范围:DC220V,允许偏差:-20%~+15%;DC110V,允许偏差:-20%~+15%;AC220V允许偏差:-50%~+20%;AC110V,允许偏差:-50%~+20%.(3)交流开入回路设计.采用专用双向光耦并对电路参数进行合理设计后,装置对交流开入的检测速度更快,信号更可靠,检测范围更宽.(4)交流操作电源微机综合保护装置的设计要求.满足交流供电要求;同时支持直流电源和交流电源供电;AC220V输入和AC100V输入自动适应,不需外加跳线区别,在两种电源水平、电源较大波动范围下正常工作,以保证装置在系统故障时仍能可靠动作;双路电源输入具备自动切换告警功能[8];具有掉电记忆功能,若系统故障失电,在一定时间内,保护装置能正确动作;能与交流操作机构配合,大容量的跳闸接点采用带电保持,断电释放的可靠方式,使得电流脱扣器可靠跳闸;内部增加电容储能元件:在电源板整流回路之前并联大容量电容器件,在外部交流电源消失后,由电容器向装置和操作回路继续供电一段时间,保证装置的正常动作;如果条件允许的场合,可采用交流不间断电源装置(UPS)为保护装置供电[8],则交流操作的微机保护的稳定性和可靠性就更高,可与直流操作电源差不多.