時間：2023-05-30 10:36:53
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高壓電源，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
在星點高壓電源控制系統(tǒng)中，既有模擬信號又有數(shù)字信號，數(shù)字信號的高電平為5V，低電平為0V，實際的高電平為3.2V以上，低電平為1.4V以下；因此，控制系統(tǒng)所受干擾極易引起數(shù)字電路的邏輯狀態(tài)發(fā)生改變，引起系統(tǒng)的邏輯和時序混亂。另外，由于現(xiàn)場電磁干擾嚴(yán)重，影響采集數(shù)據(jù)的真實性，不利于反饋控制系統(tǒng)工作。針對控制系統(tǒng)的具體情況，其可能的干擾源包括射頻干擾、電源干擾以及信號通道產(chǎn)生的干擾。（1）射頻干擾[3]。射頻干擾指復(fù)雜的電磁環(huán)境對計算機控制系統(tǒng)及接口電路造成的干擾。實驗證明，現(xiàn)場接地開關(guān)的動作產(chǎn)生的干擾及負載設(shè)備打火都容易引起控制系統(tǒng)的誤動作。（2）電源干擾[4]。工頻電源電壓的大幅度波動或電流沖擊有可能通過變壓器、整流和穩(wěn)壓電路進入數(shù)字電路，經(jīng)過濾波，各種高頻輻射干擾有較大衰減，而一些低頻干擾疊加在50Hz電源波形上，難以濾除，形成差模干擾。
此外，還存在著由電力電子和各種繼電器切換時向電網(wǎng)倒灌的瞬態(tài)干擾，如浪涌、快速脈沖群等現(xiàn)象。（3）信號通道干擾[5]。相關(guān)信號一般需要經(jīng)過信號調(diào)理轉(zhuǎn)換才能接入控制系統(tǒng)，在信號傳輸過程中存在干擾因素，包括信號間的串?dāng)_、阻抗不匹配引起的反射及從信號輸出線間接引入的干擾。若接地不當(dāng)，地線與接地回路之間也會形成干擾。（a）為現(xiàn)場內(nèi)的某設(shè)備在實驗期間的干擾情況，比較可以發(fā)現(xiàn)，實驗期間的電磁干擾相當(dāng)嚴(yán)重。（b）為實驗期間此套高壓電源的一些控制信號和輸出電壓的測量信號，可以發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場的高壓脈沖調(diào)制器開通和關(guān)斷瞬間，對設(shè)備的干擾比較嚴(yán)重，圈A和圈B已經(jīng)表示出來；圈C則是顯示當(dāng)現(xiàn)場的接地開關(guān)動作時，對控制信號和電壓輸出信號造成的干擾，正常的控制信號是在5V范圍以內(nèi)，而當(dāng)接地開關(guān)動作時，控制信號可以達到10V，這也表明接地開關(guān)的動作確實對現(xiàn)場設(shè)備造成非常大的電磁干擾；圈D則是顯示在高壓輸出波形上疊加的測量干擾信號，這直接影響控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度。由此可見，整個高壓電源控制測量系統(tǒng)工作在一個非常惡劣的環(huán)境下，有必要研究并且解決這些問題。
抗干擾設(shè)計
提高高壓電源控制測量系統(tǒng)的抗干擾能力可以從硬件和軟件兩個方面考慮。其中，硬件系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計是提高系統(tǒng)抗干擾能力的根本，軟件抗干擾設(shè)計則是主要抑制外來干擾的作用。在這套高壓電源控制測量系統(tǒng)中，進行了大量的抗干擾方面的設(shè)計。硬件抗干擾措施
（1）電源[6]。整套控制系統(tǒng)是由工頻電源供電，電網(wǎng)中本身含有浪涌電壓噪聲，同時由于現(xiàn)場的大功率制冷設(shè)備運行時也產(chǎn)生較大的高頻尖峰脈沖，為此，需要對電源進行一些處理。首先，整套控制系統(tǒng)采用1∶1的隔離變壓器為整套控制系統(tǒng)提供電源，其初級繞組和次級繞組都是分開繞制，各自加以屏蔽，可以減小初次級之間的分布電容；另外，由于控制接口部分抗干能力弱些，拋開開關(guān)電源，制作了高性能直流+5V、+12V、-12V的線性電源，為控制系統(tǒng)的電路提供工作電壓。
（2）濾波和去耦[7]。在接口機箱的電源進線處增加電源濾波器，在電路板的設(shè)計上，在沖擊電流較大的器件電源端加旁路電容，對信號處理電路入口處、每一個集成塊電路增加濾波電容。這些措施都可以降低瞬態(tài)電流的影響，并且對高頻干擾進行濾波處理。另外，對于抗干擾能力弱、開關(guān)電流比較大的器件，在芯片的電源線和地線間直接增加去耦電容。
（3）屏蔽和接地。屏蔽隔離是提高控制系統(tǒng)抗干擾能力的有效措施，將控制系統(tǒng)的接口部分用機箱屏蔽、整套控制系統(tǒng)用機柜屏蔽都能有效減少射頻干擾的影響。對于高壓電纜，采用了屏蔽電纜，抑制它作為噪聲源向外部信號產(chǎn)生干擾。而對于信號電纜，為使其在噪聲環(huán)境中不受噪聲的電磁耦合，也采用屏蔽電纜，并且屏蔽體兩端接地，減小回路所包圍的面積，盡量選擇雙絞線作為屏蔽信號導(dǎo)線，減小噪聲電流。考慮系統(tǒng)接地時，將機箱與機柜的外殼與電纜的屏蔽層直接與大地相連，能起到防漏電及屏蔽的效果。為了減小外部環(huán)境通過電源線對控制系統(tǒng)形成干擾，控制電路部分采用浮地方式，即將控制電路的地線與外部地線完全隔離，徹底切斷外部干擾通過電源、地線串入數(shù)字電路。另外，在接口電路中廣泛采用了光電耦合器件，使控制系統(tǒng)與外界通道做到完全的電氣隔離。
（4）信號通道間的抗干擾。在A/D采集11路信號采用獨立的屏蔽電纜，進入A/D采集卡時采用單端輸入，可以有效地避免信號通道之間的干擾。另外，由于控制系統(tǒng)與外部聯(lián)系較多，大多數(shù)采用光信號傳輸，遠程的數(shù)字信號利用數(shù)字光纖，在控制機柜內(nèi)，專門制作光電/電光信號轉(zhuǎn)換板，將從其他系統(tǒng)送來的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，同時，送到其他系統(tǒng)的信號也都轉(zhuǎn)換為光信號后進行傳輸。對于其他系統(tǒng)送來的模擬量，也都進行V/F和F/V轉(zhuǎn)換后進行傳輸。這些措施，都可以減小信號間的相互干擾以及避免接收其他系統(tǒng)的干擾信號。軟件抗干擾設(shè)計軟件抗干擾主要是通過程序設(shè)計手段，使系統(tǒng)能識別錯誤操作、錯誤狀態(tài)和錯誤信息，避免由此產(chǎn)生系統(tǒng)程序運行方面的錯誤。在這套控制系統(tǒng)中，程序主要處理數(shù)字量和模擬量，采用C++[8]編寫軟件，因此，軟件設(shè)計時重點在這兩方面進行處理。
（1）數(shù)字量的處理。數(shù)字量輸入接口的噪聲處理主要是程序延時和對輸入數(shù)字量的多次識別，在規(guī)定的時間范圍內(nèi)，進行數(shù)字量的多次采樣，然后按位進行邏輯乘，通過比較結(jié)果的判斷來鑒別數(shù)字量輸入信號的真?zhèn)危浖鞒倘鐖D2。（2）模擬量的處理。在整套控制系統(tǒng)中，采集信號的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的控制精度，由于高壓輸出要控制在1%的范圍以內(nèi)，需要根據(jù)電壓采集信號進行反饋；另外由于高壓電源的過壓、過流保護相當(dāng)重要，采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度也直接關(guān)系到過壓保護和過流保護是否準(zhǔn)確到位，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過壓、過流等情況時，需要立即做出反應(yīng)，切斷某些控制信號，使相關(guān)的控制信號由正值變?yōu)樨撝怠；谝陨蟽牲c，需要對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，既保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，又需要保證程序合理有效地對故障進行反應(yīng)處理。軟件濾波的方法比較多，有限幅濾波法、中位值濾波法、算術(shù)平均濾波法、去最高最低值濾波法、遞推平均濾波法、一階滯后濾波法、加權(quán)遞推平均濾波法等。在這套高壓電源控制程序中，針對采樣數(shù)據(jù)種類的不同，綜合采用了遞推平均濾波法、限幅濾波法、去最高最低值濾波法以及一階滯后濾波法等幾種數(shù)據(jù)處理方法。
在采集輸出高壓時，在采樣時間允許范圍以內(nèi)，盡量多采集數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行去最高最低值濾波，。在測量電機電壓信號時，由于這個信號是用于在程序中前饋使用，變化不是太大，則采用遞推平均濾波法；進行PID控制算法時，采用了一階滯后濾波法。采用這些數(shù)字濾波方法以后，可以盡可能避免采集到干擾點，最大限度地使采集值接近真實值。其他抗干擾設(shè)計由于整個高壓電源系統(tǒng)復(fù)雜，軟件抗干擾和硬件抗干擾不可能解決所有問題，此時，可以嘗試改變數(shù)據(jù)采集測量點等方法，在滿足數(shù)據(jù)采集要求的情況下，盡量遠離干擾源。例如，在這套電源控制系統(tǒng)中，由于負載遠離電源，電源與負載之間是通過高壓電纜進行連接，為了采集更為準(zhǔn)確的高壓輸出信號，可以在負載側(cè)直接進行測量，通過模擬光纖將采集值送到電源控制系統(tǒng)，這樣也能減少電磁干擾。另外，對于接地開關(guān)干擾較大的情況，由于高壓電源是脈沖工作方式，則可以采取在保證系統(tǒng)安全的情況下，延遲接地開關(guān)的動作時間，避免控制系統(tǒng)在電源工作期間受到干擾。
目前，在科學(xué)技術(shù)水平不斷進步的推動下，國內(nèi)外對于高壓開關(guān)電源的研究取得了顯著的成果，基本上滿足了當(dāng)前科研、裝備以及社會生產(chǎn)的需要。然而，隨著相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對高壓開關(guān)電源性能提出了更高的要求，其現(xiàn)階段面臨的主要難題是高頻、高壓以及大功率。基于此點，本文首先分析了高性能大功率高壓電源面臨的主要技術(shù)問題，并在此基礎(chǔ)上就高性能大功率高壓電源的相關(guān)技術(shù)展開研究。
關(guān)鍵詞：高性能；大功率；高壓電源
中圖分類號：TM51 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、高性能大功率高壓電源面臨的主要技術(shù)問題分析
（一）半導(dǎo)體器件
影響高壓開關(guān)電源性能的主要因素有主功率開關(guān)管的耐壓等級、開關(guān)速度、功率容量以及導(dǎo)通降壓等。除此之外，還有二極管的耐壓等級和反向恢復(fù)時間。科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和進步，使高壓、大功率半導(dǎo)體器件在材質(zhì)和額定值方面獲得了突飛猛進的發(fā)展。但是，單個高壓功率開關(guān)器件的電壓等級往往無法滿足實際使用要求，這使得電源系統(tǒng)的電壓等級遭到了一定程度的限制。為獲取更高的電壓，就需要將更多的功率開關(guān)器件進行串聯(lián)。因半導(dǎo)體器件本身參數(shù)具有一定的離散性，當(dāng)開通或是關(guān)斷的瞬間，串聯(lián)器件很難實現(xiàn)自動均壓，從而導(dǎo)致各個器件所承受的電壓全不相同，致使某些開關(guān)管會因為過電壓而損壞，這樣一來便會導(dǎo)致整個電源系統(tǒng)的可靠性降低。為此，必須增設(shè)相應(yīng)的輔助均壓電路，而這樣勢必會造成主電路的復(fù)雜程度增加，并且還對驅(qū)動信號的一致性要求非常高。所以，提高單個功率開關(guān)器件自身的電壓等級，對于提高高壓開關(guān)電源的電壓等級和可靠性非常重要。
（二）高頻高壓變壓器
一直以來，國內(nèi)使用的高壓電源中，變壓器的工作環(huán)境都是在工頻狀態(tài)下，致使變壓器本身的體積較為龐大，設(shè)備相對比較笨重。隨著近些年來電力、電子技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使得高壓開關(guān)電源逐漸向高頻化方向發(fā)展，電路當(dāng)中高頻高壓變壓器的大量應(yīng)用，替代了中頻變壓器。當(dāng)前，高壓電源高頻化發(fā)展的主要影響因素是高頻、高壓變壓器，具體體現(xiàn)在如下幾個方面上：
1.因高頻、高壓變壓器的整體體積縮小，與耐壓問題形成了非常鮮明的矛盾沖突。這里所指的耐壓問題主要包括高壓邊對原邊的耐壓、高壓邊端部的耐壓以及高壓邊對鐵芯的耐壓。由于變壓器自身體積的縮小，使得絕緣距離受到了一定的限制。此外，想要進一步提高絕緣就必須使高壓邊與原邊及對鐵芯的距離越大越好，這樣一來又會與降低漏感有相產(chǎn)生矛盾。
2.通常情況下，較高的輸出電壓對變壓器的變比要求也相對較高，而當(dāng)變比較大時，勢必會導(dǎo)致變壓器的非線性增加，從而會使漏感與分布電容相應(yīng)增大，線路當(dāng)中漏感的存在有可能引起電源關(guān)斷時出現(xiàn)浪涌電壓，這部分電壓容易使開關(guān)管損壞。由此可見，高壓變壓器的變比不能過高。
3.磁芯材料的性能。在高頻工作狀態(tài)下，磁芯材質(zhì)的性能對變壓器以及整個電源系統(tǒng)的性能都會產(chǎn)生出較大的影響。高頻、高壓變壓器采用的磁性材料應(yīng)當(dāng)符合以下要求：較高的飽和磁通密度和居里溫度以及較低的功率損耗。無論控制驅(qū)動以及逆變電路的性能有多好，大多數(shù)高壓開關(guān)電源還都需要采用高頻、高壓變壓器進行升壓，并由此獲得所需要的高壓輸出，可見，變壓器的設(shè)計是高壓開關(guān)電源研制的關(guān)鍵之所在。
二、高性能大功率高壓電源的相關(guān)技術(shù)研究
（一）高壓電源的并聯(lián)均流技術(shù)研究
在具體的工程應(yīng)用中，為獲得大功率的供電電源系統(tǒng)，往往會采用多個電源模塊進行并聯(lián)的方式來達到功率合成的目標(biāo)。但是，因為這些并聯(lián)的電源模塊之間存在特性上的差異，從而會導(dǎo)致模塊間所分擔(dān)的電流不一致，電流分擔(dān)較多的模塊熱應(yīng)力相對較大，并且還有能出現(xiàn)過載的情況，容易使模塊損壞，為此，必須采取相應(yīng)技術(shù)措施解決這一問題，而并聯(lián)均流技術(shù)是確保并聯(lián)電源系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵技術(shù)。對于由多個功率模塊并聯(lián)構(gòu)成的電源系統(tǒng)而言，必須滿足以下幾點要求：其一，各個并聯(lián)運行的電源模塊都應(yīng)當(dāng)能夠均勻分擔(dān)負載總電流；其二，電源系統(tǒng)中采用的均流控制技術(shù)應(yīng)當(dāng)簡單易行，并且要具有較強的抗干擾能力，同時還應(yīng)具備良好的均流瞬間響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓或是負載電流發(fā)生變化時，不會由于均流的過程而對輸出電壓的穩(wěn)定性造成影響；其四，所采用的均流技術(shù)應(yīng)當(dāng)與整個電源系統(tǒng)的冗余設(shè)計相結(jié)合，這樣有助于提高系統(tǒng)的運行可靠性及維修性。在電源系統(tǒng)中，自動控制技術(shù)的應(yīng)用使電源并聯(lián)均流技術(shù)日益成熟和完善，現(xiàn)階段，用于均流的主要方法有以下幾種：
1.外特性下垂法。該方法具體是指借助調(diào)節(jié)電源模塊的外特性曲線斜率實現(xiàn)并聯(lián)均流。某電源的外特性曲線如圖1所示，其中曲線斜率即輸出阻抗Z，它是負載電流變化量與模塊輸出電壓變化量的比值，即。
（a）斜率曲線（b）阻抗等效
圖1 功率變換模塊的外特性曲線
若是可以使兩個模塊的輸出阻抗接近于相等，則它們之間的斜率便會具備極為相似的外特性曲線，這樣一來便能夠達到均流的效果。較為簡單的做法是對輸出阻抗進行調(diào)整，如圖2所示。
圖2 整輸出阻抗法
圖2中給出的電路是由兩級放大器構(gòu)成，其中前級為電流放大器，后級為電壓放大器，當(dāng)該模塊中的電流檢測信號增大時，會導(dǎo)致降低，其輸出電壓也會相應(yīng)隨之下降，而此時的外特性會向下傾斜，并接近于其它模塊的外特性，由此便可以實現(xiàn)均流的目的。經(jīng)大量的實踐的證明，這種方法是可行的。
2.自動均流法。該方法又可分為平均電流法和最大電流法兩種。前者的優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)精確均流，缺點是當(dāng)并聯(lián)運行中的模塊有某一個無法正常運行時，容易導(dǎo)致均流母線電壓下降，從而造成各個模塊的電壓下降；后者由于是采用緩沖放大器提供電流信號，故此能夠確保模塊中輸出電流最大的模塊為主模塊，這樣便可以低阻抗來驅(qū)動均流母線。
3.外加控制器。這是一種非常簡單易行的均流方法，具體是指在并聯(lián)運行的各個模塊電路中增設(shè)一個專用的均流控制器，借此來使各模塊實現(xiàn)均流。經(jīng)實踐表明，采用該方法能夠?qū)崿F(xiàn)各個模塊的均流，但在設(shè)計和調(diào)試過程中必須做到精細，否則會影響系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。
（二）串聯(lián)諧振變換器
諧振變換器大體上可分為以下三類，即串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振及混合諧振。本文重點對串聯(lián)諧振變換器進行研究。
串聯(lián)諧振變換器分為全橋型和半橋型，如圖3所示。
（a）全橋型 （b）半橋型
圖3 串聯(lián)諧振變換器主電路
上圖中的負載電阻是直接通過整流電路與諧振電路進行串聯(lián)，除此之外，還可以先經(jīng)由變壓器，然后通過整流橋與負載進行連接，這樣一來，變壓器不但具有電壓變換作用，而且還具有隔離作用。由于全橋型電路與半橋型在工作原理上基本相同，為此下面的分析僅以半橋型為例。按照開關(guān)的實際情況以及諧振電感電流的方向，變換器一般都會存在四種開關(guān)模態(tài)，它們的電路結(jié)構(gòu)完全相同，只是電源電壓不同，由此便可將它們統(tǒng)一為一個電路，通過這個電路能夠得出不同開關(guān)模態(tài)下諧振電感電流和諧振電容上的電壓的統(tǒng)一表達式，進而得出等效電源電壓與導(dǎo)通器件和諧振電感電流這三者之間的關(guān)系。經(jīng)分析后得出如下結(jié)論：當(dāng)變換器回路中的電流接近于正弦波時，能夠使電磁干擾顯著降低，并且變換器本身還能具備自動過載保護功能。
參考文獻
[1]楊雷.傅鵬.劉小寧.潘圣民采用脈沖階梯調(diào)制技術(shù)的50kV、100A直流高壓電源設(shè)計[J].高電壓技術(shù).2009(9).
[2]蘭柏.楊嘉祥.王新掌.周利柱.高頻高壓交流電源的研制[J]裝備制造技術(shù).2012(7).
1實驗器材
礦泉水瓶2個，50 mL的一次性注射器1枝，打火機壓電電源1個，皮試注射器1枝，電吹風(fēng)1把，酒精、導(dǎo)線和棉線等.
2裝置制作
高壓電源的制作.用打火機的壓電電源作高壓電源，把2根細軟的膠皮導(dǎo)線（長約1m，可用鼠標(biāo)線）與壓電電源的2個電極連接起來，作高壓電源的輸出導(dǎo)線.2根輸出線導(dǎo)的另一端打上結(jié)，使2個線頭并列在一起（線芯之間相互絕緣）作放電電極.為了便于實驗操作，可用木塊作手柄，把打火機壓電電源固定在手柄上，如圖1中的“電源”.
分裂體的制作.選取2個相同的礦泉水瓶作分裂體，把其中一個礦泉水瓶的瓶底切除掉，用電烙鐵在另一個瓶底的中央開個直徑約1 cm的圓孔，作氣流的噴射孔.再將1根粗棉線（長約2 m）的兩頭分別栓在這2個礦泉水瓶的瓶頸上，如圖2所示.棉線的作用是限制兩瓶在內(nèi)力作用下分裂后的飛行距離，防止損壞其它器物，同時也便于回收和整理實驗器材.也可用50 mL的一次性注射器作分裂體，如圖2所示.實驗中，注射器在內(nèi)力作用下分裂成注射筒和活塞兩個部分.
3實驗方法
3.1礦泉水瓶作分裂體的演示方法
用皮試注射器抽取約1 mL（夏天可取0.5 mL）的無水酒精，注入到底面開有圓孔的礦泉水瓶內(nèi)，搖晃瓶體使酒精蒸氣充滿瓶內(nèi)空間，然后把高壓電源的輸出導(dǎo)線（放電電極）從瓶底的圓孔插入到瓶內(nèi)，再把另一個去底的礦泉水瓶的底部套緊在此瓶底部上，電源導(dǎo)線從兩瓶的接縫處伸出瓶外，如圖1所示.
在黑板上畫1條長約60 cm的直線，直線兩端用磁鐵各固定1個的圓盤作箭靶.直線中段用磁鐵固定1塊直角板作底托，然后把上述分裂體平放在底托上，如圖3所示.按壓電源的壓電按鈕，使瓶內(nèi)電極產(chǎn)生火花放電而點燃酒精蒸氣.酒精蒸氣猛烈燃燒產(chǎn)生高溫、高壓的燃氣，把對接成一體的2個瓶體炸裂開來，并擊中各自所對的箭靶.實驗說明：對接成一體的2個瓶體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個部分時，它們的運動方向是相反的.
3.2注射器作分裂體的演示方法
注入到筒內(nèi)的酒精約0.3 mL即可，筒內(nèi)容積控制在50 mL左右.其它與上述實驗方法相同.
法拉第籠用金屬或者良導(dǎo)體材料。法拉第籠是以電磁學(xué)的奠基人、英國物理學(xué)家邁克爾·法拉第的姓氏命名的一種用于演示等電勢、靜電屏蔽和高壓帶電作業(yè)原理的設(shè)備。
它是由籠體、高壓電源、電壓顯示器和控制部分組成，其籠體與大地連通，高壓電源通過限流電阻將10萬伏直流高壓輸送給放電桿，當(dāng)放電桿尖端距籠體10厘米時，出現(xiàn)放電火花。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
電子示波器在使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)"輝度"控制不正常的故障現(xiàn)象，即調(diào)節(jié)"輝度"控制旋鈕，示波管屏幕上顯示波形的輝度很亮，不能調(diào)暗；或者波形的輝度暗淡，不能調(diào)亮；甚至顯示不出波形，即無法調(diào)亮。根據(jù)電子示波器的基本電路結(jié)構(gòu)可知，產(chǎn)生輝度控制不正常的故障原因有兩個，一是示波器本身有問題，再就是示波器的高壓電路有問題，茲分述其檢修方法與步驟如下：
(1)如果示波管內(nèi)部的真空度下降，即存在輕微的漏氣問題，則管內(nèi)的空氣會被快速運動的電子束電流所電離，從而大大增強第三陽極（A3）的電流，導(dǎo)致顯示的波形無法調(diào)暗。或者由于示波管的柵極管座焊片接觸不良而發(fā)生斷路，此時電子束電流最強，并且不受控，導(dǎo)致顯示的波形無法調(diào)暗。兩者情況的區(qū)別是，前者在整個屏幕范圍會呈現(xiàn)"散光"現(xiàn)象，而后者只受"聚焦"控制的作用。檢修時，對于前者可采用"器件替代法"加以確定；對于后者可在示波器通電的情況下，采用"測量電阻法"檢測示波管的柵極管腳和管座上相應(yīng)焊片之間的通路電阻加以判斷，并進行必要的修整。
(2)如果示波管的陰極發(fā)射能力下降了，即存在衰老問題，則管內(nèi)的電子束電流變?nèi)酰瑢?dǎo)致顯示波形的輝度暗淡而不能調(diào)亮，甚至顯示不出波形來。檢修時可采用"改變現(xiàn)狀法"，即設(shè)法提高示波管燈絲的供電壓（7~8V），或者短路示波管陰極串聯(lián)電阻（RK），以便增大電子束電流，使顯示波形的輝度有所改善。但歸根結(jié)底還是要更新示波管才能根本解決問題。
(3)示波管的高壓電路是指供應(yīng)示波管各電極用的正、負直流高壓電源，以及相應(yīng)的分壓電路。如圖示出普通示波管的高壓電路原理圖。這里R1、W、R2、R3等組成"-1500V"直流高壓電源的分壓電路。調(diào)節(jié)電位器W1的活動點，可使示波管的柵極G對陰極K之間的電位差在"-10V"至"-100V"范圍內(nèi)變化。"-10V"工作點相當(dāng)于"輝度"最亮；"-30V"工作點相當(dāng)于"輝度"暗淡；"-40V"至"-100V"工作點相當(dāng)于暗區(qū)。
如果分壓電阻R2后邊各電阻元件存在變值、虛焊、損壞等問題，即分壓電路斷開了，使得G-K之間的電位差不能調(diào)到暗區(qū)，因而出現(xiàn)顯示波形不能調(diào)暗的故障現(xiàn)象。檢修時，可在通電的情況下，采用"測量電壓法"和"改變現(xiàn)狀法"檢測示波管G-K之間的電位差是否正常。即一邊調(diào)節(jié)"輝度控制"電位器W1，一邊使用高輸入阻抗的直流電子電壓表檢測G-K之間的電壓值。或者在不通電的情況下，采用"測量電阻法"檢測各分壓元件的阻值與通路情況，以便發(fā)現(xiàn)問題。
如果分壓電阻R1和W1存在虛焊或損壞等"斷路"問題，則示波器管G-K之間的電位差將大大超過"-100V" ，導(dǎo)致無波形顯示的故障現(xiàn)象，檢修時，可采用"測量電壓法"或"測量電阻法"予以確定。 如果分壓電阻R1變值或者示波管第三陽極A3的插帽脫落，將會出現(xiàn)顯示波形暗淡并無法調(diào)亮的故障現(xiàn)象。檢修時，可采用"不通電觀察法"和"測量電阻法"予以確定。
(4)現(xiàn)代的電子示波器大都采用快速高靈敏度的示波管作為顯示器件，它的示波管高壓電路使用"-1100V"和"-1250V"兩組負高壓，分別作為"輝度"控制和"聚焦"控制的分壓電路的直流電源，其目的是為了減少"輝度"控制和"聚焦"控制相互之間對顯示波形的影響，以提高示波器工作的穩(wěn)定性。但是，如果這兩組負高壓之一的電壓值發(fā)生變化，或者這兩組分壓電路中的電阻元件存在變值、虛焊、損壞等問題，都將會導(dǎo)致波形的"輝度"控制不正常。 示波管G4-1的柵極G和陰極K之間的電位差最大為"-150V"，此時沒有電子束電流，亦即無波形顯示。但是借助R4、W2和W等電阻元件組成的分壓電路，可使調(diào)節(jié)"輝度"控制電位器W時，示波管G-K之間的電位差能在"-10V"至"-100V"范圍變化，既可調(diào)亮也可調(diào)暗，從而實現(xiàn)正常的"輝度"控制。這里，W2是內(nèi)部分壓調(diào)整器，用來補償分壓電阻的變量；RK是示波管陰極的串聯(lián)電阻，用來限制電子束電流的大小。 如果"-1250V"負高壓電源的輸出偏低（即電壓絕對值小于1250V），或者分壓電路中W4前邊的電阻元件之一存在變值、虛焊、損環(huán)等問題，則示波管G-K之間的電位差可能調(diào)不到"暗區(qū)"（VG-K
如圖1所示是靜電除塵器示意圖，A接高壓電源正極，B接高壓電源的負極，A、B之間有很強的電場，空氣被電離為電子和正離子，電子奔向正極A的過程中，遇到煙氣的煤粉，使煤粉帶負電，吸附到正極A上，排出的煙就成為清潔的了.已知每千克煤粉會吸附n mol電子，每晝夜能除煤粉m kg，電子電荷量設(shè)為e，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，一晝夜時間為t，計算高壓電源的電流強度I.
原解 由于電離出的氣體中的電子和正離子帶同樣的電荷量，則流過電源的電荷量q跟煤粉吸附的電荷量q′的關(guān)系是：
q′=q2，
而
q′=mnNAe，
所以
I=qt=2q′t=2mnNAet，
即流過電源的電流強度為2mnNAet.
分析 本題考查靜電除塵原理、電流強度定義以及有關(guān)物質(zhì)的量計算等物理知識，解答應(yīng)較簡單.但原解析的“由于電離出的氣體中的電子和正離子帶同樣的電荷量，則流過電源的電荷量q跟煤粉吸附的電荷量q′的關(guān)系是：q′=q2”這句話是解此題的依據(jù)，但此說法不妥，值得商榷.事實上，流過電源的電荷量q跟煤粉吸附的電荷量q′是相等的，即兩者的關(guān)系是：q′=q！
要想明白其中的原因，還得從靜電除塵的原理——電暈放電說起.
如圖2所示為靜電除塵的示意簡圖，金屬管A接高壓直流電源的正極，金屬絲B接負極，這樣A、B之間就形成了極不均勻的輻射狀靜電場，如圖3所示.充當(dāng)陰極的金屬絲B曲率半徑很小，附近的電場強度特別大，B附近的空氣分子被強電場電離為電子和正離子——電暈放電，正離子被吸到B上得到電子又成為分子；而電子在電場力作用下向陽極A運動，在運動過程中與粉塵相碰，則使粉塵荷以負電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運動，到達陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，而得到凈化的氣體排出防塵器外，而沉積在陽極板上的粉塵最后在重力作用下落入下面的漏斗.
正解 從上面的原理中可以得知，只有陰極——金屬絲B附近的空氣分子被電離，且電離出的正離子在被吸附到陰極B之前聚集在B附近，電離出的電子（與粉塵結(jié)合）在電場力作用下奔向并吸附到陽極！換言之，電路在A、B之間的任何一個電路截面（形為圓柱側(cè)面）幾乎只有單一正電荷或單一負電荷通過！根據(jù)電流強度的定義和串聯(lián)電路電流處處相等的性質(zhì)可知：在任意一段時間內(nèi)，到達陽極A的負電荷量和到達陰極B的正電荷量相等，均等于流過電源的電荷量，并等于這段時間內(nèi)到達A內(nèi)壁的煤粉吸附的電荷量！所以流過電源的電流強度I應(yīng)該等于
I=qt=q′t=mnNAet，
而不是
2mnNAet.
【關(guān)鍵詞】 高層建筑 消防供配電
1 規(guī)范對高層建筑消防供配電的要求
根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（以下簡稱“高規(guī)”）規(guī)定，一類建筑應(yīng)按一級負荷要求供電，即應(yīng)由兩個獨立電源供電，二類建筑應(yīng)按二級負荷要求供電，即應(yīng)由兩回路電源供電。
1.1 消防電源的構(gòu)成
通常認(rèn)為主電源和應(yīng)急電源構(gòu)成消防電源，正常時消防用電設(shè)備由主電源供電，當(dāng)主電源發(fā)生故障時則由應(yīng)急電源供電。
1.2 常用的高層建筑消防電源
方案1為雙電源高壓單母線不分段供電方式，兩回路高壓電源，正常時一用一備。這種方式供電的可靠性較差，一般不宜用在高層建筑。
方案2為雙電源高壓單母線分段方式，兩回路高壓電源同時供電，互為備用。這種方式的供電可靠性較高，尤其對消防用電設(shè)備的兩個電源要求在最末一級自動切換的規(guī)定易于實現(xiàn)，目前較常用的主接線方式。
方案3為三電源高壓單母線分段方式，三回路高壓電源，正常時為兩用一備。這種接線方式具有較高的可靠性，適用于一級負荷中大容量的重要用戶。
方案4為規(guī)模較小的高層建筑，由于用電量不大，當(dāng)?shù)孬@得兩個電源又較困難，附近又有380V的電源時，可采用一路高壓電源作為主電源，380V電源作為應(yīng)急電源。如果經(jīng)濟允許，也可采用柴油發(fā)電機組作為應(yīng)急電源。
2 高層建筑消防供配電方式要求
目前高層建筑中，最常用的供電方式就是在雙電源的基礎(chǔ)上增配柴油發(fā)電機組作為應(yīng)急電源，即滿足一級負荷別重要的供電要求。
2.1 消防配電方式
常用低壓配電有放射式、樹干式、混合式三種，其中混合式綜合了放射式和樹干式的優(yōu)點，是目前高層建筑用得最多的一種消防配電方式。
2.2 目前幾種常用的消防配線方式
（1）在普通電纜外壁涂防火涂料保護；（2）穿金屬管或PVC塑料管明敷在墻體上，外壁涂刷防火涂料保護；（3）穿金屬管或PVC塑料管暗敷設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)；（4）導(dǎo)線的絕緣或護套采用高氧指數(shù)（一般>30）的阻燃材料；（5）使用一種不燃無機材料作為耐火型絕緣層。
2.3 根據(jù)“高規(guī)”規(guī)定，消防用電設(shè)備的配電線路應(yīng)符合下列要求
（1）當(dāng)采用暗敷設(shè)時，應(yīng)設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，且保護層厚度不宜小于30mm。（2）當(dāng)采用明敷設(shè)時，應(yīng)采用金屬管或金屬線槽上涂防火涂料保護。（3）當(dāng)采用絕緣和護套為不延燃材料的電纜時，可不穿金屬管保護，但應(yīng)敷設(shè)在電纜井內(nèi)。
3 杜爾伯特人民醫(yī)院消防供配電的可靠性分析
3.1 建筑的基本情況
杜爾伯特蒙古族人民醫(yī)院主樓高44m，屬一類高層民用建筑。高壓供電采取雙電源單母線分段方式，無應(yīng)急柴油發(fā)電機組。低壓配電方式采用混合式，消防電源分別取自兩段母線并在末端配電箱處自動切換。
3.2 醫(yī)院主樓消防設(shè)備供電的可靠性分析
醫(yī)院主樓已有兩個電源供電，消防控制室、消防電梯等消防負荷的供電在最末一級配電箱處設(shè)置自動切換裝置，基本符合“高規(guī)”對一類高層建筑的供電要求。但是，這兩回路電源取自同一變電所，實則是一個電源，當(dāng)電網(wǎng)或變電所發(fā)生事故時，不能保證消防設(shè)備的供電。另外，當(dāng)非消防負荷故障時，有可能使變壓器出現(xiàn)自動空氣開關(guān)跳閘（當(dāng)母線檢修時，該開關(guān)也要斷開），如果此時另一路供電由于管理不善或超負荷運行時間過長等原因又發(fā)生故障，就會造成電網(wǎng)供電全部中斷。
3.3 解決方法
解決問題的最佳方案是增配應(yīng)急柴油發(fā)電機組，從保證消防設(shè)備供電的可靠性和經(jīng)濟合理性等方面考慮，一類建筑應(yīng)在原來雙電源的基礎(chǔ)上增配應(yīng)急柴油機組，二類建筑則應(yīng)推薦配備應(yīng)急柴油機組。原因分析如下：
（1）可靠性分析。根據(jù)規(guī)范要求，一類建筑的消防設(shè)備應(yīng)有兩個獨立電源供電。但是，供電部門往往不能滿足這個要求，只從電網(wǎng)取兩回路電源不能保證消防設(shè)備供電的可靠性。
（2）合理性分析。“高規(guī)”規(guī)定，消防設(shè)備供電應(yīng)按《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》要求設(shè)計。而該規(guī)范規(guī)定的一級負荷別重要負荷并未涉及消防負荷，其消防供電只需有兩個電源就可以滿足規(guī)范要求。認(rèn)為，這樣的規(guī)定是不合理的。尤其對新出現(xiàn)的超高層建筑的消防負荷沒有要求增配柴油發(fā)電機組，顯然是不符合實際情況的。
另外，據(jù)調(diào)查，雖然規(guī)范沒有規(guī)定，但目前新建的一類建筑和一些二類建筑均安裝了應(yīng)急柴油發(fā)電機組。現(xiàn)行“高規(guī)”對消防配電線路要求也有一些不合理的地方，就原因分析如下：
（1）現(xiàn)行“高規(guī)”沒有給出線路耐高溫限度與時間限度，這與“以性能為基礎(chǔ)”的建筑防火設(shè)計發(fā)展方向是相違背的。
（2）現(xiàn)行“高規(guī)”未能反映新型管材的發(fā)展，只規(guī)定采用金屬管。實際上我省生產(chǎn)的難燃PVC管在許多工程中已代替金屬管得到廣泛應(yīng)用，而且也能滿足電線電纜的防火要求。
（3）穿金屬管或PVC管明敷外壁涂防火涂料保護時，一般防火涂料的有效期較短，往往過幾年就失去耐火性能。認(rèn)為規(guī)范應(yīng)當(dāng)提出相應(yīng)的措施
4 結(jié)語
綜合考慮可靠性、經(jīng)濟性和工程實際情況，一類高層建筑必須在雙電源的基礎(chǔ)上增配柴油發(fā)電機組作為應(yīng)急電源，二類建筑應(yīng)推薦配備柴油發(fā)電機組。在保證電源供電的同時，還應(yīng)根據(jù)消防配電線路所處的環(huán)境及重要程度積極而又合理的選用電線電纜。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：電子加速器；低能；自屏蔽；臥式角尺型
1概述
中國國內(nèi)高頻高壓型電子加速器經(jīng)過30年的生產(chǎn)消化，目前電子加速器性能已經(jīng)比擬美國IBA產(chǎn)品，甚至某些性能已經(jīng)超過其同類產(chǎn)品。在低能電子加速器中，0.5MeV和0.8MeV自屏蔽加速器應(yīng)用最為廣泛，電子加速器性能也有了很大的提升。但是在追求電子加速器高性能的同時忽略了電子加速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化和輻照產(chǎn)品的適用性，結(jié)構(gòu)布局一直沿用了傳統(tǒng)方式，并沒有太大的改變。
優(yōu)化電子加速器的結(jié)構(gòu)，迎合市場發(fā)展、在提升加速器性能的同時，充分掌握電子加速器理論、結(jié)構(gòu)、力學(xué)和工藝等各方面知識；從而合理性、適用性和安全性出發(fā)，開發(fā)不同結(jié)構(gòu)的電子加速器，以滿足不同的產(chǎn)品和使用要求。
根據(jù)輻照產(chǎn)品的不同和電子加速器結(jié)構(gòu)特點開發(fā)自屏蔽體和束下傳輸裝置，以達到不同產(chǎn)品的輻照要求，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、維修簡單和安全可靠等特點。
2 全臥式自屏蔽電子加速器結(jié)構(gòu)
2.1 全臥式加速器。全臥式結(jié)構(gòu)采用角尺型全臥式結(jié)構(gòu)。角尺型全臥式結(jié)構(gòu)（見圖1）是國內(nèi)加速器制造企業(yè)吸收國外角尺型電子加速器技術(shù)，在角尺型電子加速器技術(shù)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)的一種全新機型。
角尺型結(jié)構(gòu)設(shè)計時將高頻高壓電源與加速管束流引出分成兩個部分，在結(jié)構(gòu)布置上形成直角連接，采用臥式角尺形設(shè)計，只需對電子加速管及束流引出部分進行屏蔽，而高頻高壓電源部分不需要屏蔽，高頻高壓電源部分臥式結(jié)構(gòu)，便于維修內(nèi)部倍壓系統(tǒng)及高頻電極板組件，并且由于加速管置于獨立鋼筒內(nèi)，二者互不干擾，檢修調(diào)試時更便于判斷故障點所在。
角尺型全臥式電子加速器是將角尺形電子加速器垂直安裝的加速管及束流引出部分水平安裝。在技術(shù)上克服電子加速器加速管、倍壓系統(tǒng)水平安裝變形、加速管鋼筒水平移動、鈦窗及真空管件水平安裝等問題。（1）加速管水平安裝是此類型電子加速器重點解決問題，支撐機構(gòu)保證加速管水平安裝的變形問題，并且支撐機構(gòu)必須保證絕緣要求。（2）倍壓系統(tǒng)、高頻電極板臥式安裝同樣需要保證支撐問題，保證強度要求和變形量要求。（3）鈦窗與真空管道水平安裝，重點考慮各密封面密封圈的更換，由于在輻照的過程中產(chǎn)生大量的臭氧，臭氧具有高腐蝕性，必須考慮更換的便捷性。
2.2 自屏蔽體。屏蔽體采用前后開合結(jié)構(gòu)，前半部分屏蔽體內(nèi)部安裝束下傳輸裝置，可通過走行腳輪電機帶動前后移動。后半部分屏蔽體安裝鈦窗及真空管件，所有預(yù)埋穿線孔設(shè)定在一個集成屏蔽盒里，整體安裝在后半部分屏蔽體內(nèi)后下方。由于臥式結(jié)構(gòu)，鈦窗水平安裝架空在屏蔽體中部，因此在屏蔽體內(nèi)部鈦窗的上下左右位置非常寬敞，維護檢修方便。屏蔽體整體結(jié)構(gòu)采用矩形設(shè)計，形狀規(guī)則，屏蔽計算簡單，制造方便。按照國標(biāo)定義，任何一年的有效劑量為50mSv。而根據(jù)最優(yōu)化原則，屏蔽防護設(shè)計時，職業(yè)放射工作人員的年劑量目標(biāo)值不高于5mSv。
2.3 束下傳輸系統(tǒng)。從圖2可以看出，束下傳輸裝置安裝在屏蔽體前半部分里面，成垂直安裝狀態(tài)，輥筒軸穿過屏蔽體在屏蔽體外端安裝滾動軸承，所有傳動部件均安裝在屏蔽體外面，保證所有旋轉(zhuǎn)部件和傳動部件不被電子束照射和臭氧腐蝕，保證相關(guān)部件的使用壽命。由于屏蔽體內(nèi)空間較小，熱量得不到及時散發(fā)，在大束流輻照的過程中，屏蔽體內(nèi)部溫度較高，因此輥筒內(nèi)部必須通水冷卻，并且需要對分線輥等不通水部件進行吹冷卻風(fēng)冷卻。需有穿線或片的時候，屏蔽體前半部分移出，整個束下傳輸裝置暴露在面前，操作人員只需站在地上即可進行穿線作業(yè)。
3 結(jié)構(gòu)特點
3.1 操作。束下傳輸裝置采用垂直安裝結(jié)構(gòu)，整體安裝在屏蔽體的前半部分，在進行穿線、穿片操作時，把屏蔽體前半部分電動移出即可，操作簡單、安全可靠。采用角尺型結(jié)構(gòu)設(shè)計，高頻高壓電源部分無需屏蔽處理，只需對加速管鋼筒進行屏蔽即可達到屏蔽要求，由于加速管鋼筒上沒有接線口等不規(guī)則接口，屏蔽處理簡單、方便。并且節(jié)省屏蔽材料，從而降低設(shè)備成本。
3.2 檢修維護。全臥式自屏蔽加速器高頻高壓電源部分和加速管束流引出部分均為水平安裝，在維修時，沿鋼筒底板軌道方向移出鋼筒即可對上述鋼筒內(nèi)部元器件進行檢修，并且維修人員無需爬高、無需吊裝，在地上即可進行操作。鈦箔是電子加速器的易損元件，需要定時更換或檢修，由于鈦窗水平放置后，維修人員只要站在鈦窗前面即可操作。整改鈦窗暴露在面前便于真空檢漏、更換鈦箔和觀察鈦箔使用情況。
3.3 廠房要求。由于加速器采用角尺型全臥式結(jié)構(gòu)，加速器整體高度很低，設(shè)備高度主要考慮束下結(jié)構(gòu)尺寸要求后的屏蔽體高度。并且無需配備行吊等起重設(shè)備。全臥式自屏蔽加速器在設(shè)計時充分考慮用戶立場，在屏蔽體上把臭氧風(fēng)機、鈦窗冷卻風(fēng)機安裝位置、管道走向等輔助設(shè)備集成設(shè)計。用戶只要考慮地面承重問題，無需做管道預(yù)埋等輔助工作。
4 結(jié)束語
隨著電子加速器的不斷成熟，在追求電子加速器性能的同時必須對電子加速器的結(jié)構(gòu)、用途、工藝特點等，從用戶的角度出發(fā)，不斷優(yōu)化電子加速器結(jié)構(gòu)，只有這樣才能進一步的迎合市場需求和時代的發(fā)展。
參考文獻
[1]國家標(biāo)準(zhǔn).GB1887-2002.電離輻射防護與輻射安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].2002，
10.
一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性
電力系統(tǒng)的任務(wù)是向用戶提供源源不斷、質(zhì)量合格的電能。由于電力系統(tǒng)各種設(shè)備,包括發(fā)電機、變壓器、輸電線路、斷路器等一次設(shè)備及與之配套的二次設(shè)備,都會發(fā)生不同類型的故障,從而影響電力系統(tǒng)正常運行和對用戶正常供電。電力系統(tǒng)穩(wěn)定可以概括的定義為它能夠運行于正常運行條件下的平衡狀態(tài),在遭受干擾后能夠恢復(fù)到可以容許的平衡狀態(tài)。保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)正常運行的必要條件。只有在保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下,電力系統(tǒng)才能不間斷地向用戶提供合乎質(zhì)量要求的電能。
二、為什么要提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性
電力系統(tǒng)是由發(fā)電、供電和用電設(shè)備組合在一起的一個整體,各設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián),某一個設(shè)備運行情況變化(如參數(shù)改變、發(fā)生事故等),都會影響到其他設(shè)備,有時甚至?xí)罢麄€電力系統(tǒng)。因此,當(dāng)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)秩序遭受擾亂時,系統(tǒng)應(yīng)能自動迅速消除擾亂,繼續(xù)正常工作,這就是電力系統(tǒng)應(yīng)該具備的穩(wěn)定運行能力。這種能力的大小取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備性能和運行參數(shù)等多方面的因素。如果超過穩(wěn)定運行能力的限度,電力系統(tǒng)就會失去穩(wěn)定,發(fā)電機就不正常發(fā)電,用戶就不能正常用電,并且引起系統(tǒng)運行參數(shù)的巨大變化,往往會造成大面積停電事故,會使生產(chǎn)停頓,生活混亂,甚至危及人身和設(shè)備的安全,給國民經(jīng)濟造成極大損失。可見電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行是關(guān)系安全生產(chǎn)的重大問題。
電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為兩類:靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是指發(fā)電機在穩(wěn)定狀態(tài)運行時,經(jīng)受某種極其微弱的干擾后,能自動恢復(fù)到原來運行狀態(tài)的能力,其恢復(fù)到原來運行狀態(tài)的能力用靜態(tài)穩(wěn)定儲備系統(tǒng)來衡量。電力系統(tǒng)具備靜態(tài)穩(wěn)定性是正常運行的基本條件。動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大的干擾時,如大容量負荷突然切除、發(fā)生短路故障等,能從原來的狀態(tài)迅速過渡到新的運行狀態(tài),并在新的狀態(tài)下穩(wěn)定運行的能力。
三、電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基本要求
1、供電可靠性高
電力系統(tǒng)運行可靠性就是系統(tǒng)承受擾動的能力,可以以系統(tǒng)的穩(wěn)定程度來描述。系統(tǒng)穩(wěn)定又可分在系統(tǒng)中常發(fā)生的小擾動時的靜穩(wěn)定性和大擾動時的動穩(wěn)定性。擾動是多種多樣的,如輸電線短路、增加負荷或甩負荷等。電力系統(tǒng)可靠性取決于發(fā)供電設(shè)備和線路的可靠性、電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接線、備用容量、運行方式(靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定儲備)以及防止事故連鎖發(fā)展的能力。
保證供電可靠性,首先要求系統(tǒng)元件的運行具有足夠的可靠性。元件發(fā)生事故不僅直接造成供電中斷,而且可能發(fā)展成為全局性的事故。經(jīng)驗表明,電力系統(tǒng)的全局性事故往往是由于局部事故擴展而成。其次要求增加抗干擾能力,保證不發(fā)生或不輕易發(fā)生造成大面積停電的系統(tǒng)瓦解事故。為此,除了要不斷提高運行人員的技術(shù)水平和責(zé)任心外,還要采用現(xiàn)代化的監(jiān)測、控制設(shè)備。
2、電能質(zhì)量高
電能質(zhì)量以電壓、頻率以及正弦交流電的波形來衡量。用電設(shè)備是按額定電壓設(shè)計的,實際供電電壓過高或過低都會使用電設(shè)備的運行技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟運行指標(biāo)下降,甚至不能正常工作。一般規(guī)定,電壓偏移不應(yīng)超過額定電壓值的士5%。頻率的變化同樣影響用電設(shè)備的正常工作,以電動機為例,頻率降低引起轉(zhuǎn)速下降,頻率升高則轉(zhuǎn)速上升,對轉(zhuǎn)速有嚴(yán)格要求的部門,如紡織廠,其產(chǎn)品的質(zhì)量可能降低。電力系統(tǒng)規(guī)定,頻率偏移應(yīng)不超過±0.2-0.5Hz。
隨著自動化及電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展,接入系統(tǒng)整流設(shè)備的增多,引起諧波比重增大,如不采取嚴(yán)格的濾波措施,將對用戶產(chǎn)生不利影響。因此檢測和控制諧波開始成為維護電能質(zhì)量的重要一環(huán)。
3、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備選用合理
一個穩(wěn)定的電力系統(tǒng)要有合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。為保持電力系統(tǒng)正常運行的穩(wěn)定性和頻率、電壓的正常水平,系統(tǒng)應(yīng)有足夠的靜態(tài)穩(wěn)定儲備和有功、無功設(shè)備備用容量,并有必要的調(diào)節(jié)手段,在正常負荷波動和調(diào)節(jié)有功、無功潮流時,均不發(fā)生自發(fā)振蕩-在正常方式下,系統(tǒng)任意一個元件發(fā)生單一故障時,不應(yīng)導(dǎo)致主系統(tǒng)發(fā)生非同步運行,不發(fā)生頻率崩潰和電壓崩潰,在事故后經(jīng)調(diào)整的運行方式下,電力系統(tǒng)應(yīng)有符合規(guī)定的靜穩(wěn)定儲備,其他元件按規(guī)定的事故過負荷運行。
4、工作人員技術(shù)過硬
工作人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)設(shè)備工作原理和操作規(guī)程,熟悉電力系統(tǒng)正常運行和特殊運行方式,掌握繼電保護及自動裝置整定方案和工作原理并能正確運用;有操作性強的緊急預(yù)案,掌握事故處理的原則和方法;堅持巡視制度和交接班制度,對電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備定時巡視,對當(dāng)前的設(shè)備運行狀況做到心中有數(shù),并對當(dāng)班的主要工作做好事故預(yù)想,提前做好應(yīng)對措施,以便在發(fā)生異常時能及時果斷處理。
四、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施實倒
廣電中心電力系統(tǒng)按其使用性質(zhì)分類,屬一級重要負荷。現(xiàn)有二路高壓進線,四臺低壓變壓器為廣電中心各負荷供電。如果電力系統(tǒng)運行中出現(xiàn)不穩(wěn)定事故,將會波及到電視、廣播、有線網(wǎng)絡(luò)、微波信號傳輸,其后果是極為嚴(yán)重的。因此,防止電力系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞,爭取不發(fā)生系統(tǒng)瓦解和長時間大面積停電,是廣電中心電力系統(tǒng)運行的一項重要任務(wù)。為提高廣電中心電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,采取三項措施:高壓側(cè)采用自動互投、低壓側(cè)采用手動互投、負荷側(cè)采用互投配電箱。
1、高壓側(cè)采用自動互投
采用高壓側(cè)自動互投,可以保證雙路高壓電源供電時,其中一路高壓電源發(fā)生故障時,自動由另一路高壓電源為下端變壓器提供電源,不至于造成長時間停電事故。廣電中心配電室采用雙回路高壓進線,兩路電源分別來自于不同的開閉所,每路高壓進線連接兩臺變壓器。正常運行時,兩路高壓母線均帶電,分別給各自連接的變壓器供電,中間的母聯(lián)開關(guān)聯(lián)絡(luò)斷開。一旦其中的一路高壓電源失電,二次系統(tǒng)會立即判斷出有一路高壓進線電源發(fā)生故障,報警,同時母線聯(lián)絡(luò)刀閘自動合閘,四級變壓器將改由另一路下常的高壓電源供電。
2、低壓側(cè)采用手動互投
采用低壓側(cè)手動互投,可以保證一臺變壓器發(fā)生故障時由另一臺正常工作的變壓器為故障變壓器的負荷提供電源。可以根據(jù)負荷容量,有選擇地切斷不重要的負荷,保證重要負荷的供電。正常運行時。四臺變壓器分別為各自連接的負荷提供電源,1#變壓器與2#變壓器、3#變壓器與4#變壓器之間的母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)均為斷開。現(xiàn)在1#、2#變壓器為例,一旦l#變壓器發(fā)生故障,可根據(jù)實際需要,由工作人員手動操作,有選擇地切斷部分不太重要的負荷,合上1#、2#變壓器間的母線聯(lián)絡(luò)開斷,由正常工作的2#變壓器為選定的負荷提供電源。
本文介紹了一種在線測量電纜絕緣的方法，實現(xiàn)不停機前提下，實時在線檢測電纜絕緣情況，特別適合于長電纜供電的電潛泵負載絕緣監(jiān)測應(yīng)用。本文介紹了該測量方法的原理及電路設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】
絕緣電阻；在線監(jiān)測
1前言
隨著電力電子器件的蓬勃發(fā)展，電力電子設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛，而絕緣電阻，作為衡量電力電子設(shè)備絕緣性能好壞的重要參數(shù)之一，越來越受到人們的關(guān)注。絕緣電阻在線監(jiān)測儀（以下簡稱監(jiān)測儀）用于星型連接的，工作電壓在交流3600V及以下的潛油電機正常工作時，實時測量高壓電纜絕緣電阻。
2監(jiān)測儀工作原理
工程上，測量設(shè)備的絕緣電阻一般采用高壓條件下測量絕緣電阻的方法進行，如數(shù)字多用表、兆歐表等[1]。但是在動態(tài)測量時不能引進一個額外的高壓，這樣對電機系統(tǒng)會有影響。通常測量絕緣電阻的方法有[2]：（1）電流恒定，測量電壓；（2）電壓恒定，測量電流；（3）測量電壓電流比：R=U/I。本文采用第二種方法，即電壓恒定，測量電流的方法來測量絕緣電阻。測量絕緣電阻原理圖，如圖1所示。其中，直流信號電源電壓V恒定，限流電阻Ra、Rc，采樣電阻Rb、Rd，絕緣電阻記為Rx，分別對兩個回路進行計算，這樣，我們只需要檢測出V1、V2的值，就可以得到絕緣電阻的值。當(dāng)絕緣體出現(xiàn)問題時，在高壓電源的影響下，絕緣體會出現(xiàn)絕緣下降，這時，我們引入一個低壓直流信號電源，對此時的絕緣電阻進行實時在線測量，根據(jù)疊加原理，這時的測量結(jié)果就是真實的絕緣電阻，同時又不會對負載產(chǎn)生影響。
3硬件設(shè)計
系統(tǒng)原理圖如圖2所示。監(jiān)測儀系統(tǒng)以單片機C8051F500為控制核心。由原理圖可知，三相降壓變壓器原邊通過高壓電纜連接到潛油電機輸入電源，其中線通過導(dǎo)線連接到直流信號電源正端。直流信號電源負端經(jīng)采樣電路接大地。潛油電機工作時，高壓電纜對地絕緣電阻記為Rx，Rx上有泄漏電流流過。這樣，監(jiān)測儀直流信號電源正端，通過三相降壓變壓器、高壓電纜、絕緣電阻Rx，經(jīng)由大地、監(jiān)測儀采樣電阻，回到電源負端，形成整個測量回路。
3.1測量回路電流采樣電路測量回路中直流信號電源電壓V恒定，Rc為限流電阻，Rd為采樣電阻。回路中的電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號V1，經(jīng)過模擬電路調(diào)理后輸入單片機，記為CPU1。如圖3所示。
3.2基準(zhǔn)電壓電路直流信號電源、Ra和Rb組成基準(zhǔn)電壓回路。與采樣電路類似，對此回路進行模擬電壓信號采樣后，輸入單片機，記為CPU2。如圖4所示。單片機對CPU1和CPU2進行處理、計算后得到絕緣電阻的測量值。測量結(jié)果經(jīng)RS485發(fā)送到觸摸屏顯示輸出。為了濾除潛油電機系統(tǒng)交流信號對監(jiān)測儀的干擾，以及保證監(jiān)測儀系統(tǒng)可靠運行，在三相降壓變壓器中點和大地之間接濾波電容CO。
3.3頻率采樣電路采集三相降壓變壓器副邊模擬電壓信號，如b相和c相，經(jīng)模擬電路調(diào)理后輸入單片機。如圖5所示。
4監(jiān)測儀軟件設(shè)計
監(jiān)測儀根據(jù)絕緣電阻隨電氣設(shè)備供電電壓變化而變化的特點，采集同一個采樣周期內(nèi)絕緣電阻變化的最大值、最小值、中間值、平均值為測量所得數(shù)據(jù)，存儲在單片機內(nèi)。其中中間值為采樣周期內(nèi)最大值和最小值的平均值。采樣周期隨潛油電機系統(tǒng)頻率變化而變化。由于采樣信號和干擾信號為同頻信號，因此不能采用傳統(tǒng)的濾波方式進行濾波，所以采用軟件濾波的方式。并且，采樣間隔時間隨著電源頻率的變化而變化。監(jiān)測儀每42小時存儲一組數(shù)據(jù)，可以記錄190天的數(shù)據(jù)。在觸摸屏上以曲線回放的形式，形象的展示了該時期內(nèi)絕緣電阻的變化情況，方便用戶分析數(shù)據(jù)。
參考文獻：
[1]高電壓技術(shù)（第二版）[M].北京:中國電力出版社,2009.
關(guān)鍵詞：高壓電源模塊 直流變換器穩(wěn)壓 自激推挽振蕩 串聯(lián)調(diào)整
1 概述
在PMT用電源模塊領(lǐng)域中，電源模塊的輸出電壓較高，但輸出電流很小，總的輸出功率不大。但PMT對輸出高壓的穩(wěn)定性及紋波噪聲的要求很高，尤其是測量微弱光信號時，再加上串聯(lián)調(diào)整控制方式設(shè)計簡單，而且在低功率場合比開關(guān)電源的成本要低，所以在PMT應(yīng)用領(lǐng)域，串聯(lián)調(diào)整的控制方式相對開關(guān)電源來說有很大的優(yōu)勢。但串聯(lián)調(diào)整方式下，調(diào)整管的功耗較大，電源模塊效率僅有35%，且輸出功率較大時調(diào)整管需要散熱，這導(dǎo)致電源模塊體積不能做小。
針對以上問題，我們在串聯(lián)調(diào)整的基礎(chǔ)上進行了改進，通過改變調(diào)整管與自激推挽變換器的連接方式，來達到降低功耗，提高效率的目的。改進后的電路，調(diào)整管的功耗有了很大的降低，效率可達70%左右。
2 原理介紹
圖1是串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓方式下，實現(xiàn)高壓模塊的原理框圖。
原理為：輸入端輸入直流低壓，經(jīng)調(diào)整管輸入到振蕩電路，逆變升壓，然后通過整流電路形成直流高壓。在高壓輸出端，通過采樣電阻將輸出信號的變化量，反饋到運算放大器，運算放大器將反饋信號與基準(zhǔn)電壓比較、放大后去控制調(diào)整管，以達到穩(wěn)壓的目的。此圖中沒有給出調(diào)整管與振蕩電路的具體連接方法，根據(jù)調(diào)整管與振蕩電路的連接方式不同，可分為電源電壓調(diào)整和振蕩調(diào)整兩種。
2.1 電源電壓調(diào)整型
電源電壓調(diào)整型原理見圖2，由圖中可見，調(diào)整管與振蕩電路串聯(lián)，且調(diào)整管充當(dāng)振蕩電路的供電電源，所以輸出的功率全部由調(diào)整管提供，這里調(diào)整管起主要的功率放大作用，而振蕩電路中兩三極管工作在開關(guān)狀態(tài)，起能量的轉(zhuǎn)換作用，所以此種連接方式下，調(diào)整管功耗很大，電源模塊整體效率不高。
2.2 振蕩調(diào)整型
振蕩調(diào)整型原理見圖3，由圖中可見，調(diào)整管發(fā)射極通過電阻連接到振蕩三極管的基極，調(diào)整管與振蕩電路的供電，直接由低壓電源來提供，調(diào)整管只供給振蕩三極管基極所需的電流，對振蕩電路起控制作用，而兩個振蕩三極管工作在放大狀態(tài)，起放大作用。因此調(diào)整管功耗大大降低，整體效率得到了提高。
3 兩種連接方式下振蕩波形比較
3.1 電源電壓調(diào)整型振蕩波形
電源電壓調(diào)整型振蕩波形見圖4，因為兩振蕩三極管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以兩管輪流交替導(dǎo)通，振蕩幅度取決于輸入電壓，輸出功率與調(diào)整管基極電流和放大能力有關(guān)。
3.2 振蕩調(diào)整型振蕩波形
振蕩調(diào)整型振蕩波形見圖5，從波形上來看，兩振蕩三極管工作在放大狀態(tài)，兩管交替工作，輸出電壓幅度和功率與兩振蕩三極管的放大能力有關(guān)。
4 實測數(shù)據(jù)對比
采用兩種控制方式分別做成電源模塊，其參數(shù)對比如下，見表1。
由表1可見，當(dāng)輸出功率一定時，采用振蕩調(diào)整型電路的效率比采用電源電壓調(diào)整型電路的效率，至少高出一倍。
5 結(jié)論
從上面的分析可以看出兩種電路的實質(zhì)為，電源電壓調(diào)整型實際上是調(diào)整管進行功率放大，屬單管功率放大，所以其效率較低；而改進的振蕩調(diào)整型電路為兩振蕩三極管進行功率放大，屬雙管推挽功率放大，所以其效率比單管高了一倍。
參考文獻：
[1]清華大學(xué)工程物理系，射線儀器電子學(xué)，原子能出版社.
【關(guān)鍵詞】脈階調(diào)制；脈沖直流電源；加速極；降壓收集極行波管
1 引言
脈階調(diào)制（PSM）技術(shù)是瑞士BBC（Brown Boveri）公司于1983年首先提出并發(fā)展的，最初的目的是應(yīng)用于大功率廣播發(fā)射機中以替換傳統(tǒng)的乙類真空管調(diào)制器。采用開關(guān)模式的調(diào)制方式代替了真空管線性調(diào)制方式，廣播發(fā)射機的效率得以大幅提高。
近年來，隨著各種新的電力電子器件和控制技術(shù)的發(fā)展，IGBTs、DSP控制以及其它新器件新技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PSM技術(shù)中，PSM調(diào)制器的指標(biāo)更優(yōu)化，也因此在更多的領(lǐng)域中得以應(yīng)用，尤其是大功率直流脈沖電源的設(shè)計中。
2 PSM技術(shù)
PSM技術(shù)的一個顯著特點是把主整電壓化整為零，即把主整高壓分成若干個低壓輸出的電源模塊。這些電源模塊相串聯(lián)，電源的輸出電壓取決于投入的模塊數(shù)。這樣，可根據(jù)需要增減模塊串聯(lián)數(shù)，而形成脈沖階梯波形。
PSM的電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 PSM拓撲結(jié)構(gòu)
該電路由若干相同的直流電源模塊串聯(lián)而成，每個電源模塊包括一個直流電源VDC，開關(guān)S和一個旁路二極管D。開關(guān)S斷開的電源模塊由二極管旁路，為電流提供通道，任一模塊的開斷都不影響電源的輸出。
開關(guān)S的斷開和閉合對應(yīng)模塊輸出電壓的兩個狀態(tài)。
Voff=-VD VD：旁路二極管的導(dǎo)通壓降
Von=VDC-VS VS：開關(guān)S的導(dǎo)通壓降
若PSM電源由N個電源模塊串聯(lián)，其中n個模塊導(dǎo)通。則PSM電源的輸出電壓
Vout=n（VDC-VS）-（N-n）VD
如果忽略二極管和開關(guān)S的導(dǎo)通壓降，則對應(yīng)有
Voff=0 Von=VDCS Vout=n?VDC
任何時刻電源的輸出電壓取決于投入的模塊數(shù)。在理想情況下，通過控制電源模塊投入的數(shù)量就可以實現(xiàn)輸出電壓從0-n?VDC的階梯變化。
3 調(diào)制和保護原理
當(dāng)PSM電源的輸出是一個直流脈沖電壓時，PSM電路的作用是通過增減投入的電源模塊數(shù)來補償由于負載變化和母線電壓波動帶來的輸出電壓波動，提供一個恒定的脈沖電壓輸出。電源電壓調(diào)節(jié)原理見圖2。
圖2 電壓調(diào)節(jié)原理
由主控制系統(tǒng)構(gòu)建的快保護和內(nèi)置控制構(gòu)建的慢保護組成了電源的保護電路。內(nèi)置控制實現(xiàn)邏輯控制，狀態(tài)監(jiān)控及過壓欠壓等慢保護。電源過流時，由主控來的保護信號直接驅(qū)動關(guān)斷所有開關(guān)，實現(xiàn)快保護。
4 基于PSM技術(shù)的大功率脈沖電源
在行波管（TWT）發(fā)射機中，采用多降壓收集極，可以減少回流，提高收集極效率，這樣行波管的總效率也得以提高。每個收集極置于不同電位。如前所述，PSM電源的特點比較適合用于多收集極行波管，特別是大功率行波管。多收集極行波管電源原理圖如圖3所示。
圖3 多收集極行波管電源原理圖
很明顯，利用PSM技術(shù)，只要將不同電位的收集極聯(lián)結(jié)到相應(yīng)電位的直流電源模塊上，就可以很方便的實現(xiàn)多收集極降壓電源，圖中行波管的三個降壓收集極分別與不同電位的電源模塊相聯(lián)。在電源模塊的操作中，要注意每個收集極電流應(yīng)正確分配，這一點通過程序控制不難實現(xiàn)。
一種大功率兩收集極行波管，峰值功率200kW，占空比1%，陰極電壓-50kV（對地），第一收集極35kV（對陰極），第二收集極18kV（對陰極）。電源可由80個模塊組成，單個模塊設(shè)計輸出為700V，全部模塊投入時，輸出電壓56 kV，提供了10%的冗余。在沒有附加PWM調(diào)制時，電壓精度可以達到0.7%。如果附加PWM調(diào)制，電壓精度可以達到0.1%。
在700V電壓等級上，各種原器件的選擇比較容易，型號較多，并且價格也比較合理。由于電源功率耗散小，使用強迫風(fēng)冷就足夠了。
5 結(jié)論
PSM技術(shù)的誕生為一些特殊的大功率高壓電源的設(shè)計帶來了根本的變化，具有高可靠性、高冗余度、高效率、打火時進入弧道的能量小等特點。模塊化結(jié)構(gòu)使得設(shè)計和維護更加方便靈活，與傳統(tǒng)的電源方案相比較，具有較大優(yōu)勢。并且，隨著固態(tài)開關(guān)器件的發(fā)展，PSM技術(shù)必將應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。
參考文獻
[1]李序葆，趙永健.電力電子器件及其應(yīng)用（第一版）[M].北京：機械工業(yè)出版社.2003.
[2]黃俊，王兆安.電力電子變流技術(shù)（第三版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996.
[3]王一農(nóng)，杜世俊，劉小寧等.EAST中性束注入器加速極電源設(shè)計[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2005（10）.
