交變電流

前言：想要寫(xiě)出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇交變電流范文，相信會(huì)為您的寫(xiě)作帶來(lái)幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫(xiě)作思路和靈感。

交變電流范文第1篇

一、知識(shí)目標(biāo)

1、知道三相交變電流是如何產(chǎn)生的．了解三相交變電流是三個(gè)相同的交流電組成的．

2、了解三相交變電流的圖象，知道在圖象中三個(gè)交變電流在時(shí)間上依次落后1／3周期．

3、知道產(chǎn)生三相交變電流的三個(gè)線圈中的電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期都相同，但它們不是同時(shí)達(dá)到最大值（或?yàn)榱悖?/p>

4、了解三相四線制中相線（火線）、中性線、零線、相電壓、線電壓等概念．

5、知道什么是星形連接、三角形連接、零線、火線、線電壓及相電壓．

二、能力目標(biāo)

1、培養(yǎng)學(xué)生將知識(shí)進(jìn)行類(lèi)比、遷移的能力．

2、使學(xué)生理解如何用數(shù)學(xué)工具將物理規(guī)律建立成新模型

3、訓(xùn)練學(xué)生的空間想象能力的演繹思維能力．

4、努力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力．

三、情感目標(biāo)

1、通過(guò)了解我國(guó)的電力事業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情

2、讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中體會(huì)到三相交流電的對(duì)稱(chēng)美

教學(xué)建議

教材分析

三相電流在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用，學(xué)生應(yīng)對(duì)它有一定的了解．但這里只對(duì)學(xué)生可能接觸較多的知識(shí)做些介紹，而不涉及太多實(shí)際應(yīng)用中的具體問(wèn)題．三相交變電流在生產(chǎn)生活實(shí)際中應(yīng)用廣泛，所以其基本常識(shí)應(yīng)讓每個(gè)學(xué)生了解．

教法建議

1、在介紹三相交變電流的產(chǎn)生時(shí)，除課本中提供的插圖外，教師可以再找一些圖片或模型，使學(xué)生明白，三個(gè)相同的線圈同時(shí)在同一磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生三相交變電流，它們依次落后1／3周期．三相交變電流就是三個(gè)相同的交變電流，它們具有相同的最大值、周期、頻率．每一個(gè)交變電流是一個(gè)單相電．

2、要讓學(xué)生知道，三個(gè)線圈相互獨(dú)立，每一個(gè)都可以相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的電源單獨(dú)供電．由于三個(gè)線圈平面依次相差120o角．它們達(dá)到最大值（或零）的時(shí)間就依次相差1／3周期．用掛圖配合三相電機(jī)的模型演示，效果很好．

讓三個(gè)線圈通過(guò)星形連接或三角形連接后對(duì)外供電，一方面比用三個(gè)交變電流單獨(dú)供電大大節(jié)省了線路的材料，另一方面，可同時(shí)提供兩種不同電壓值的交變電流．教師應(yīng)組織學(xué)生觀察生活實(shí)際中的交變電流的連接方式，理解課本中所介紹的三相電的連接．

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

三相交變電流

教學(xué)目的

1、知道三相交變電流的產(chǎn)生及特點(diǎn)．

2、知道星形接法、三角形接法和相電壓、線電壓知識(shí)．

教具：演示用交流發(fā)電機(jī)

教學(xué)過(guò)程：

一、引入新課

本章前面學(xué)習(xí)了一個(gè)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中產(chǎn)生交變電流的變化規(guī)律．如果三組互成120°角的線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，三組線圈產(chǎn)生三個(gè)交變電流．這就是我們今天要學(xué)習(xí)的三相交變電流．

板書(shū)：第六節(jié)三相交變電流

二、進(jìn)行新課

演示單相交流發(fā)電機(jī)模型：只有一個(gè)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中只產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)，這樣的發(fā)電機(jī)叫單相交流發(fā)電機(jī)．它發(fā)出的電流叫單相交變電流．

演示：三相交流發(fā)電機(jī)模型，提出研究三相交變電流的產(chǎn)生．

板書(shū)：一、三相交變電流的產(chǎn)生

1、三相交變電流的產(chǎn)生：互成120°角的線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，三組線圈各自產(chǎn)生交變電流

2、三相交變電流的特點(diǎn)：最大值和周期是相同的．

板書(shū)：三組線圈到達(dá)最大值(或零值)的時(shí)間依次落后1/3周期

我們還可以用圖像描述三相交變電流

板書(shū)：三相交變電流的圖像

三組線圈產(chǎn)生三相交變電流可對(duì)三組負(fù)載供電，那么三組線圈和三個(gè)負(fù)載是怎樣連接的呢？

板書(shū)：二、星形連接和三角形連接

1、星形連接

說(shuō)明：在實(shí)際應(yīng)用中，三相發(fā)電機(jī)和負(fù)載并不用6條導(dǎo)線連接，而是把線圈末端和負(fù)載之間用一條導(dǎo)線連接，這就是我們要學(xué)習(xí)的星形連接

①把線圈末端和負(fù)載之間用一條導(dǎo)線連接的方法叫星形連接（符號(hào)Y）

②端線、火線和中性線、零線

從每個(gè)線圈始端引出的導(dǎo)線叫端線，也叫相線，在照明電路里俗稱(chēng)火線．從公共點(diǎn)引出的導(dǎo)線叫中性線，照明電路中，中性線是接地的叫做零線．

③相電壓和線電壓

端線和中性線之間的電壓叫做相電壓

兩條端線之間的電壓叫做線電壓．

我國(guó)日常電路中，相電壓是220V、線電壓是380V

2、三角形連接

①把發(fā)電機(jī)的三個(gè)線圈始端和末端依次相連的方式叫三角板連接（符號(hào)）

交變電流范文第2篇

分析D選項(xiàng)時(shí)，首先必須明確的是，由于涉及的是交變電流，所求解的通過(guò)副線圈的電流是指有效值，從而必須圍繞“有效值”這一核心進(jìn)行計(jì)算.之所以強(qiáng)調(diào)有效值，是因?yàn)樵诮蛔冸娏鲉?wèn)題中，往往會(huì)涉及四個(gè)值，即瞬時(shí)值――計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況、最大值（峰值）――討論電容器的擊穿電壓、有效值――計(jì)算與電流熱效應(yīng)有關(guān)的量、平均值――計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量.在運(yùn)算過(guò)程中，對(duì)于不同的問(wèn)題，我們必須利用相應(yīng) “值”的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，千萬(wàn)不能張冠李戴，否則就會(huì)出錯(cuò).

這種解法是錯(cuò)誤的.干路電流等于支路電流之和這一簡(jiǎn)單的加減規(guī)律只適用于恒定電流電路中，如果題中沒(méi)有二極管，這一規(guī)律也是適用的.問(wèn)題在于，有了二極管，使得電阻R2上的電流是半個(gè)周期有正弦式電流，半個(gè)周期沒(méi)有電流，兩個(gè)電阻上電流的變化不再同步，因而不能通過(guò)支路電流有效值的簡(jiǎn)單相加來(lái)得到干路電流.

據(jù)咨詢(xún)，命題老師分析副線圈電流為3 A的來(lái)源則是從功率角度來(lái)分析的.過(guò)程是這樣的：

容易知道，電阻R1的功率為100 W，由圖2可知，電阻R2工作時(shí)間只有R1的一半，其他完全相同，由于電流通過(guò)電阻的熱效應(yīng)與電流方向無(wú)關(guān)，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，一段時(shí)間上，電阻R2產(chǎn)生的熱量是電阻R1熱量的一半，從而電阻R2上的功率是50 W.因此，副線圈外電路負(fù)載的總功率為150 W，由P=UI可得，I等于3 A.

這樣的解答看起來(lái)無(wú)懈可擊，事實(shí)上仍然是錯(cuò)誤的.究其原因是把有效值的定義用錯(cuò)了，人教版教材上關(guān)于交變電流有效值是這樣定義的：讓交流與恒定電流分別通過(guò)大小相同的電阻，如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個(gè)恒定電流是I、電壓是U，我們就把I、U叫做這個(gè)交流的有效值.顯然，定義中強(qiáng)調(diào)的是相同的電阻，本題中，如果沒(méi)有二極管，只有R1、R2，我們可以把R1、R2等效為一個(gè)電阻，從而看做是與定義吻合，計(jì)算結(jié)果就沒(méi)有任何問(wèn)題了.但是，由于本題中有了二極管，我們就不能簡(jiǎn)單地將R1、R2等效成一個(gè)并聯(lián)電阻，也就失去了“=”建立的前提，從而也就不能通過(guò)這一途徑來(lái)解答了.

從另一個(gè)角度講，這個(gè)解法也可以認(rèn)為是錯(cuò)在把有效值和平均值混為一談了.由于電阻R2上的電流是時(shí)有時(shí)無(wú)，因此不同于恒定電流或正弦式交流電的功率，求解出的功率應(yīng)該歸類(lèi)于平均功率，進(jìn)而50 W這個(gè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的是平均值，電阻R1功率100 W為有效值結(jié)果，兩者相加就不能作為計(jì)算有效電流的功率了.

交變電流范文第3篇

關(guān)鍵詞：變頻 調(diào)速 主電路 電源電路

1.交一直一交變換的主電路

交一直變換電路就是整流和濾波電路，其任務(wù)是把電源的三相交流電變換成平穩(wěn)的直流電，其構(gòu)成如下：

1.1整流電路

在電路中采用了橋式全波整流電路，整流器件采用不可控的整流二極管如圖中的VD1―VD6，整流器件的一般選擇原則：

（1）最大反向電壓URM：URM=2UM，式中，UM是電源線電壓的振幅值。當(dāng)電源線電壓U1N=380V時(shí)，URM=2× ×380V=1073V，選URM=1000V。

（2）最大整流電流IVDM，IVDM=2IN，式中，IN為變頻器的額定電流。

1.2濾波限流電路

1）濾波電路：由于受到電解電容的電容量和耐壓能力的限制，濾波電路通常由若干個(gè)電容器并聯(lián)成一組，又由兩個(gè)電容器組串聯(lián)而成，如圖1中的CF1和CF2。因?yàn)殡娊怆娙萜鞯碾娙萘坑休^大的離散性，故電容器組CF1和CF2的電容量常不能完全相等，這將使它們承受的電壓UD1和UD2不相等。為了使UD1和UD2相等，在CF1和CF2旁各并聯(lián)一個(gè)阻值相等的均壓電阻RC1和RC2。

2）限流電路：圖1中，串接在整流橋和濾波電容器之間，由限流電阻RS和短路開(kāi)關(guān)SS組成的并聯(lián)電路。

（1）限流電阻RS：變頻器在接入電源之前，濾波電容CF上的直流電壓UD=0。因此，當(dāng)變頻器剛接入電源的瞬間，將有一個(gè)很大的沖擊電流經(jīng)整流橋流向?yàn)V波電容，使整流橋可能因此而受到損壞；同時(shí)，也可能使電源的瞬間電壓明顯下降，形成干擾。限流電阻RS就是為了削弱該沖擊電流而串接在整橋和濾波電容之間的。

（2）短路開(kāi)關(guān)SS：限流電阻RS如長(zhǎng)期接在電路內(nèi)，會(huì)影響直流電壓UD和變頻器輸出電壓的大小。所以，當(dāng)UD增大到一定程度時(shí)，令短路開(kāi)關(guān)SS接通，把RS切出電路。SS由晶閘管構(gòu)成。

直――交變換電路：三相逆變橋電路的功能是把直流電變換成頻率可調(diào)的三相交流電。其基本結(jié)構(gòu)如下：

1.3逆變電路

在圖1中由開(kāi)關(guān)器件V1～V6構(gòu)成的電路，常稱(chēng)逆變橋。V1～V6的工作接受控制電路中SPWM調(diào)制信號(hào)的控制，將直流電壓UD“逆變”成三相交流電。

1）逆變器件的一般選用原則

（1）截止?fàn)顟B(tài)下的擊穿電壓：UCEX=2UDmax，式中，UDmax為直流電壓的最大值。

（2）集電極最大電流：ICM=2Imax，式中，Imax力輸出電流的最大值。

2）續(xù)流電路

續(xù)流電路由圖1的VD7～VD12構(gòu)成。其功能是：

（1）為電動(dòng)機(jī)繞組的無(wú)功電流返回直流電路時(shí)提供通路；

（2）當(dāng)頻率下降，從而同步轉(zhuǎn)速下降時(shí)，為電動(dòng)機(jī)的再生電能反饋至直流電路提供通路；

（3）為電路的寄生電感在逆變過(guò)程中，釋放能量提供通路。

1.4能耗制動(dòng)電路

在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的降速和停機(jī)，是通過(guò)逐漸減小頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這時(shí)：在頻率剛減小瞬間，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180°，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。與此同時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降。從電動(dòng)機(jī)的角度來(lái)看，處于再生制動(dòng)狀態(tài)。

電動(dòng)機(jī)再生的電能經(jīng)圖1的續(xù)流二極管（VD7～VD12）全波整流后反饋至直流電路，由于直流電路的電能無(wú)法回輸給電網(wǎng)，反靠CF1、CF2吸收，盡管各部分電路還在繼續(xù)消耗電能，但CF1、CF2上僅有短時(shí)間的電荷堆積，形成“泵生電壓”，使直流電壓升高。過(guò)高的直流電壓將使各部分器件受到損害。因此，當(dāng)直流電壓超過(guò)一定值時(shí)，就要求提供一條放電回路，將再生的電能消耗掉。所在該變頻調(diào)速系統(tǒng)中，是通過(guò)消耗能量而獲得制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的，屬于能耗制動(dòng)狀態(tài)。

1）制動(dòng)電阻：如圖1中的RB就是制動(dòng)電阻，用于將電動(dòng)機(jī)的再生電能轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉。其選擇方法如下：

（1）RB的阻值：一般情況下，RB的大小使制動(dòng)電流不超過(guò)變頻器額定電流的一半為宜，即IB=UD/RB≤IN/2 ，從而RB≥2 。

（2）RB的功率PB，由于RB的工況屬于短時(shí)工作，故其標(biāo)稱(chēng)功率可以比長(zhǎng)期通電時(shí)消耗的功率小很多：PB≥aBUD2/RB，式中，aB為選用系數(shù)，取值范圍約為aB=0.3～0.5，取決全電動(dòng)機(jī)的容量和工況。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的再生制動(dòng)狀態(tài)屬于正常工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)取aB=1.0。

2）制動(dòng)單元BV：BV的功能是，當(dāng)直流回路的電壓UD超過(guò)規(guī)定的限值時(shí)，接通耗能電路，使直流回路通過(guò)RS釋放能量。

制動(dòng)單元BV的組成；如圖2虛線框所示，BV的組成如下：

（1）功率管VB用于接通與關(guān)斷能耗電路，是制動(dòng)單元的主體。

（2）電壓取樣與比較電路：由于VB驅(qū)動(dòng)電路是低壓電路，故只能按比例取出UD的一部分作為采樣電壓，和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到控制VB導(dǎo)通或截止的指令信號(hào)。

（3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)電路用于接受“取樣與比較電路”給出的指令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)VB導(dǎo)通或截止。

（4）功率管VB的選用：VB選用的器件是IGBT。其主要參數(shù)的一般選擇方法如下：

①擊穿電壓UCEX：在電源電壓為380V時(shí)，選UCEX=1000V即可。

②集電極最大電流ICM：按正常電壓下流經(jīng)RB的電流的兩倍來(lái)選擇，ICM≥2UD/RB。

2.電源供給電路：

如圖3所示，220V交流電經(jīng)保險(xiǎn)后加在電源變壓器的初級(jí)線圈兩端。在變壓器初級(jí)線圈兩端并聯(lián)C2的高耐壓電容的作用減小或消除電源線路中的尖峰過(guò)電壓干擾，因?yàn)閱纹瑱C(jī)最怕這種干擾，所以必須加此吸收電路。

在變壓器的次級(jí)上出來(lái)的13V交流電壓經(jīng)VD1～VD4整流，C1，C2濾波后成為約17V的直流電壓。17V的直流電壓經(jīng)由三極管VT1，穩(wěn)壓二極管VD5和電阻R1組成的簡(jiǎn)單串聯(lián)穩(wěn)壓電路后成為約12V的較為穩(wěn)定的直流電壓。該穩(wěn)壓電路的輸出電壓值由穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值決定。即輸出電壓（V）=穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓值0.7V。這12V的電壓再經(jīng)三端集成電路IC5，LM7805穩(wěn)壓后成為一個(gè)穩(wěn)定的5V電壓。這5V電壓供單片機(jī)，溫度檢測(cè)和顯示電路使用。12V電壓供驅(qū)動(dòng)電路使用。電容器C3、C4、C5、C6均是濾波作用。

交變電流范文第4篇

關(guān)鍵詞: 交流電機(jī) 電容電感傳感器 插卡編程

1.引言

在工業(yè)領(lǐng)域,交流電機(jī)的應(yīng)用是十分廣泛的,使用者通過(guò)電容電感傳感器的變化量來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加速與減速、啟動(dòng)與停止。電容電感傳感器的原理是通過(guò)采集位移量的大小將其變換成為電壓,進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2.任務(wù)實(shí)施方案及知識(shí)簡(jiǎn)介

通過(guò)插卡編程來(lái)控制交流電機(jī)。具體如下:通過(guò)拉伸傳感器使其輸出的電壓發(fā)生變化,插卡AMPCI-9102的輸入通道來(lái)采樣,通過(guò)軟件觸發(fā)來(lái)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換,在微機(jī)中將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào),再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸入到變頻器中在此信號(hào)輸入西門(mén)子變頻器MM420的模擬量輸入口去控制電動(dòng)機(jī)按給定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。我們通過(guò)傳感器的變化可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,再通過(guò)VB軟件編程來(lái)控制電機(jī)的加速減速運(yùn)行。

2.1西門(mén)子MM420變頻器

變頻器一般用在電機(jī)加減速,可以控制工作頻率的高低。變頻器一般是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫(xiě),是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度,以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。

PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脈沖幅度調(diào)制)縮寫(xiě),是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度,以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。

2.2AMPCI9102插卡

AMPCI-9102板是PCI總線通用數(shù)據(jù)采集控制板,該板可直接插入具備PCI插槽的工控機(jī)或個(gè)人微機(jī),構(gòu)成模擬量電壓信號(hào)、數(shù)字量電壓信號(hào)采集、監(jiān)視輸入和模擬量電壓信號(hào)輸出、數(shù)字量電壓信號(hào)輸出與計(jì)數(shù)定時(shí)系統(tǒng)。

3.Visal Basic調(diào)用動(dòng)態(tài)連接庫(kù)

3.1對(duì)函數(shù)進(jìn)行聲明

Declare Function PLX9052_CountCards Lib “pcidll” Alias “#1” (ByVal dwVendorID As Long,ByVal dwDeviceID As Long) As Long

Declare Function PLX9052_Open Lib “pcidll” Alias “#2” (phPLX9052 As Long,ByVal dwVendorID As Long,ByVal dwDeviceID As Long,ByVal nCardNum As Long,ByVal dwOptions As Long)As Boolean

Declare Sub PLX9052_Close Lib “pcidll” Alias “#3” (ByVal hPLX9052 As Long)

Declare Function PLX9052_ReadWord Lib “pcidll” Alias “#5” (ByVal phPLX9052 As Long)

3.2程序框圖

4.硬件接線分析及調(diào)試

首先將插卡接線端子的D/A1轉(zhuǎn)換通道輸出引腳接變頻器端子3,D/A1轉(zhuǎn)換器的地與變頻器2和4端子同時(shí)相連接,將插卡接線端子的A/D1轉(zhuǎn)換通道輸入引腳接傳感器輸出端。傳感器輸出端,傳感器的電源端和地分別與插卡上的電源端和地相連。將變頻器中的端子5和8相連接(手動(dòng)調(diào)試不要相連)。電源通過(guò)熔斷器、接觸器和變頻器相接,變頻器三個(gè)輸出端子分別與交流電機(jī)的U、V、W相接,微機(jī)通電。

各硬件接線如下圖所示:

打開(kāi)計(jì)算機(jī)和VB編程軟件,進(jìn)行插卡接口的驅(qū)動(dòng)程序編制,編制完成后,運(yùn)行微機(jī)中的驅(qū)動(dòng)程序,拉動(dòng)傳感器的伸縮桿,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),再向程序界面中輸入一個(gè)數(shù)值,比如是在增加轉(zhuǎn)速的文本框中,不斷地點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的增速;而不斷點(diǎn)擊減少轉(zhuǎn)速的文本框,則可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的減速。

參考文獻(xiàn):

[1]公茂法,馬寶甫,孫辰.單片機(jī)人機(jī)接口實(shí)例[M].北京:北京航空航天大學(xué),1998.2.

[2]胡汗才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996.

交變電流范文第5篇

關(guān)鍵字：直流系統(tǒng)；交流侵入；高壓反擊；鉗位二極管

中圖分類(lèi)號(hào)： TM411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1低壓交流侵入對(duì)直流系統(tǒng)的影響

低壓交流侵入是指變電站二次交流電源(如380V站用電、電壓互感器二次側(cè))串入直流系統(tǒng)，使直流母線對(duì)地電壓以50Hz的頻率大幅波動(dòng)的異常現(xiàn)象。交流侵入的原因較多，較常見(jiàn)的是繼電保護(hù)人員誤接線，也有不少因?yàn)槔^電保護(hù)裝置、繼電器、端子排等絕緣不良，使交流電源串入直流系統(tǒng)。

由于變電站110/220V直流均為不接地系統(tǒng)，一旦由于某種原因接地的交流分量串入直流系統(tǒng)，就會(huì)使直流母線疊加上一個(gè)很大的對(duì)地交流電壓。隨著微機(jī)保護(hù)和集成型操作箱的普及，一方面各類(lèi)中間繼電器日益小型化，另一方面抑制共模干擾的電磁干擾(EMI)濾波器的大量使用，使直流母線的對(duì)地電容日益增加，這樣，侵入直流系統(tǒng)的交流分量將通過(guò)各直流回路的電纜分布電容、母線對(duì)地電容施加在某些中間繼電器上，從而可能造成斷路器誤動(dòng)的嚴(yán)重事故。此外由于50Hz交流分量與電流互感器、電壓互感器的二次電流、電壓同頻，還可能對(duì)某些抗干擾能力較差的繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)化裝置產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致裝置損壞、斷路器誤動(dòng)。

低壓交流侵入導(dǎo)致斷路器跳閘的電網(wǎng)事故并不少見(jiàn)。例如2006年11月華東電網(wǎng)某電廠主變壓器有載調(diào)壓裝置接線調(diào)試時(shí)，由于圖紙錯(cuò)誤，工作人員誤將220V交流控制電源的二次接線接入信號(hào)直流電源，使220V交流侵入直流系統(tǒng)，引起全廠220V直流控制電源大幅波動(dòng)，燒壞多塊測(cè)控單元ID插件板，使測(cè)控單元誤發(fā)大量操作指令，導(dǎo)致多臺(tái)500kV斷路器無(wú)故分閘，使兩條500kV線路斷路器跳閘。

要避免低壓交流侵入引起的電網(wǎng)事故，有兩個(gè)方法:盡量不讓交流分量串入直流系統(tǒng)，或使已串入交流的直流支路迅速?gòu)闹绷髂妇€上切除；盡量衰減交流干擾分量的幅值，降低其對(duì)直流回路上的各元件的干擾。但交流侵入沒(méi)有出現(xiàn)短路電流，而且交流侵入導(dǎo)致的事故往往當(dāng)即發(fā)生，因此通過(guò)設(shè)計(jì)保護(hù)裝置來(lái)快速檢測(cè)、切除入侵的交流分量比較困難。對(duì)低壓交流侵入問(wèn)題目前只能通過(guò)加強(qiáng)交、直流二次回路間的隔離，如交、直流不共用一根電纜、各類(lèi)端子排空開(kāi)一定距離等來(lái)盡量避免，但還無(wú)法從技術(shù)上消除交流侵入給直流系統(tǒng)帶來(lái)的危害。

2高壓交流侵入對(duì)直流系統(tǒng)的影響

高壓交流侵入又稱(chēng)為高壓反擊，是由于一次設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的接地電流使接地網(wǎng)局部地電位升高，擊穿二次回路對(duì)地的絕緣后直接進(jìn)入二次系統(tǒng)，然后將該二次回路另一處絕緣薄弱處擊穿入地，為異常地電位分流的現(xiàn)象。對(duì)于高壓反擊問(wèn)題，目前只能通過(guò)減小接地網(wǎng)的接地電阻來(lái)緩解，直流系統(tǒng)本身還沒(méi)有有效的防范措施。

由于直流系統(tǒng)輻射范圍廣，絕緣薄弱環(huán)節(jié)多，較容易遭到高壓交流侵入，直流系統(tǒng)遭受高壓反擊，往往造成二次設(shè)備損壞、保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)、空氣小開(kāi)關(guān)跳閘、直流回路短路或多點(diǎn)接地的嚴(yán)重事故。2002年某變電站曾發(fā)生過(guò)主變壓器內(nèi)部故障，該主變壓器故障后，地電位對(duì)二次直流回路反擊，主變壓器220kV斷路器的某電壓切換繼電器對(duì)地?fù)舸鹬髯儔浩?20kV斷路器直流操作熔絲燒斷，造成保護(hù)雖動(dòng)作，但斷路器未分閘，故障電流未被及時(shí)切除，最終導(dǎo)致主變壓器起火、全站全停的擴(kuò)大事故。針對(duì)高壓反擊，目前只能通過(guò)減小接地網(wǎng)接地電阻、加強(qiáng)二次回路對(duì)地絕緣來(lái)緩解，直流系統(tǒng)本身還缺乏進(jìn)一步的防范措施。

3提高直流系統(tǒng)抵御交流侵入能力的方案

3.1方案的研究思路

交流分量竄入直流系統(tǒng)后最明顯的現(xiàn)象就是整個(gè)直流回路對(duì)地電壓以50Hz頻率大幅波動(dòng)，如果能將這個(gè)電壓波動(dòng)衰減到足夠小，就能有效減輕交流竄入后對(duì)直流系統(tǒng)的危害。因此要提高直流系統(tǒng)抵御交流侵入的能力，關(guān)鍵在于穩(wěn)定直流母線的對(duì)地電壓，基于這個(gè)原理，本文提出一種直流母線并聯(lián)鉗位二極管的改進(jìn)方案(下稱(chēng)鉗位二極管方案)，實(shí)驗(yàn)和仿真都證明了這個(gè)方案的可行性。

3.2方案的具體內(nèi)容

該方案實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，是在直流母線上裝設(shè)了兩個(gè)大功率、高反壓的整流二極管，二極管D1負(fù)極、D2正極接地，接地點(diǎn)必須選在與一次設(shè)備有一定距離的地方(如繼電器室)，可通過(guò)二極管鉗制直流母線對(duì)地電壓來(lái)釋放串入的交流分量。直流系統(tǒng)正常時(shí)，由于正母線、大地、負(fù)母線三者間的電位關(guān)系，兩個(gè)二極管均不導(dǎo)通(硅二極管反向阻抗無(wú)窮大，不會(huì)影響母線對(duì)地絕緣)；當(dāng)母線直流接地時(shí)，也不可能出現(xiàn)負(fù)母線電位高于大地電位或正母線電位低于大地電位的現(xiàn)象，因此二極管仍舊不導(dǎo)通；當(dāng)交流分量串入直流系統(tǒng)后，如果串入負(fù)極，交流電的正半周將通過(guò)二極管D2短路，如果串入正極，同理負(fù)半周將通過(guò)D1短路，從而迫使該交流回路或直流支路的空氣小開(kāi)關(guān)迅速跳閘，切除入侵的交流分量；如果侵入的交流分量幅值很大(高壓反擊)，由于二極管的電壓鉗位作用，可以保證直流母線對(duì)地電壓的相對(duì)穩(wěn)定，至少可以使入侵的高壓交流不再流入其他回路。

鉗位二極管方案使得直流正母線的電壓始終高于大地，負(fù)母線電壓始終低于大地，直流母線對(duì)地電壓偏移范圍一直控制在常規(guī)直流接地時(shí)的范圍內(nèi)，這就有效地保證了直流母線對(duì)地電壓的穩(wěn)定，大幅度降低了繼電器誤動(dòng)的概率。220V直流系統(tǒng)正母線遭到站用電侵入后，采用這種新方案后，直流母線在交流入侵后對(duì)地電壓波動(dòng)幅值大幅減小，并在干擾源切除后快速恢復(fù)正常。如果交流分量通過(guò)過(guò)渡電阻串入，可能通過(guò)二極管的短路電流太小使空氣小開(kāi)關(guān)無(wú)法跳閘，但由于母線對(duì)地電壓波動(dòng)一直限制在較小的范圍內(nèi)，還是大幅降低了繼電器誤動(dòng)的概率。為進(jìn)一步驗(yàn)證這個(gè)方案，我們?cè)谀?10kV換流站停電改造時(shí)，在110V直流系統(tǒng)上做了模擬交流入侵和高壓反擊試驗(yàn)。該換流站的直流母線上設(shè)有正母線對(duì)地、負(fù)母線對(duì)地的氧化鋅避雷器，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，先在直流母線上安裝鉗位二極管，然后在選定的幾個(gè)直流負(fù)荷(改造后被淘汰的舊設(shè)備)直流電源上加交流電壓，交流電壓通過(guò)升壓變壓器和自耦調(diào)壓器調(diào)節(jié)，最高電壓可升到1000V，用于模擬高壓反擊和交流侵入。

4實(shí)施鉗位二極管方案的注意事項(xiàng)

鉗位二極管方案在研究應(yīng)用時(shí)，需注意以下幾方面：

（1）二極管接地點(diǎn)選取的問(wèn)題。這個(gè)接地點(diǎn)如果過(guò)分靠近一次設(shè)備，而接地網(wǎng)電阻又大，這樣故障時(shí)反而給接地電流進(jìn)入直流系統(tǒng)提供了通路，因此這個(gè)接地點(diǎn)必須是遠(yuǎn)離一次設(shè)備接地處的接地點(diǎn)，且該處接地電阻必須盡量小，才能保證高壓反擊時(shí)直流母線對(duì)地電壓的穩(wěn)定，一般選在繼電保護(hù)室直流屏的接地處。

（2）二極管的選用。為充分保證可靠性，直流正母線對(duì)地、負(fù)母線對(duì)地的二極管應(yīng)采用多個(gè)串聯(lián)，這樣可將擊穿的概率降到零。考慮到整流二極管能承受20倍的沖擊電流，綜合考慮二次電纜及接地網(wǎng)的阻抗，每組二極管可選用耐壓5000V、電流1000A(無(wú)需散熱片)的二極管3~10個(gè)串聯(lián)構(gòu)成。由于二極管價(jià)格低廉，在體積允許的情況下，其電壓、電流參數(shù)應(yīng)盡可能選得大一些，以進(jìn)一步保證可靠性。

結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于低壓交流侵入，鉗位二極管方案能夠較好地避免事故隱患；對(duì)于高壓交流侵入，鉗位二極管方案能通過(guò)保持母線對(duì)地電壓的穩(wěn)定，減小直流系統(tǒng)的受損程度，但還無(wú)法完全避免高壓反擊帶來(lái)的危害。高壓反擊問(wèn)題還需要通過(guò)減小接地網(wǎng)接地電阻、加強(qiáng)二次回路對(duì)地絕緣來(lái)改善。

（2）對(duì)于鉗位二極管方案接地點(diǎn)的選取問(wèn)題，例如接地點(diǎn)要離開(kāi)一次設(shè)備接地點(diǎn)多少距離、接地網(wǎng)電阻大小等問(wèn)題，必須認(rèn)真考慮，否則還可能加劇直流系統(tǒng)受高壓交流侵入的概率。

參考文獻(xiàn)

[1]戴春怡.超高壓輸變電操作技能培訓(xùn)教材)))交直流電源與測(cè)量表計(jì)[M].北京:中國(guó)電力出版社，2005.