ZD型中站5KVA電源屏磁飽和電抗器穩(wěn)壓改數(shù)字補(bǔ)償式穩(wěn)壓的探討

姚炳玉（齊齊哈爾電務(wù)段 黑龍江 齊齊哈爾 161000）

隨著各車站用電設(shè)備的增加，用電功率不斷加大，同時(shí)對電源的質(zhì)量要求也在不斷提高，采用磁飽和穩(wěn)壓方式的電源屏已不能適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用的需要了，特別是現(xiàn)代的用電設(shè)備要求電源除電壓穩(wěn)定外，還要求電源凈化。磁飽和穩(wěn)壓器工作時(shí)本身消耗功率大、噪音大，所用的電子元件發(fā)熱量大，易老化，工作點(diǎn)隨之漂移，而直接的后果就是穩(wěn)壓精度低。改變電源屏穩(wěn)壓方式已成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。

一、管內(nèi)磁飽和電抗器穩(wěn)壓器的現(xiàn)狀

管內(nèi)還有31個(gè)車站使用由北京電務(wù)器材廠70年代設(shè)計(jì)80年代生產(chǎn)的ZD型5KVA中站電源屏。這種電源屏穩(wěn)壓方式是由晶體管電路控制調(diào)整磁飽和電抗器直流線圈的電流大小來完成穩(wěn)壓的。首先在設(shè)計(jì)上采用自耦變壓器、磁飽和電抗器工作時(shí)自身耗電量大，發(fā)熱量大，噪音大；其次隨著運(yùn)用時(shí)間延長自耦變壓器、飽和電抗器的電特性下降，當(dāng)外電網(wǎng)電壓瞬間異常波動(dòng)、電壓波形中有尖峰脈沖干擾或遇雷擊時(shí)絕緣層容易擊穿等。電源屏是24小時(shí)不間斷工作的，屏中起穩(wěn)壓控制作用的晶體三級管采用的是鍺材料的3AD30C(3AD53C)，這種材料制造的晶體管正、反向漏電流大，受溫度影響大，易擊穿；穩(wěn)壓板上的三極管也采用鍺材料的3AX81(3AX83C)型，工作時(shí)間一長，漏電流增加，工作點(diǎn)變化，造成輸出的穩(wěn)壓電壓值變化而超過標(biāo)準(zhǔn)。再次這種穩(wěn)壓方式電路復(fù)雜，故障率高，故障查找困難。為徹底解決這一問題，可將磁飽和穩(wěn)壓方式改為數(shù)字補(bǔ)償式穩(wěn)壓。

二、數(shù)字補(bǔ)償式穩(wěn)壓器的特點(diǎn)

數(shù)字補(bǔ)償穩(wěn)壓器是根據(jù)碳刷滑動(dòng)補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電源的原理研制開發(fā)的一種新型高性能交流穩(wěn)壓電源。該穩(wěn)壓電源保留了碳刷滑動(dòng)補(bǔ)償式穩(wěn)壓器的輸出容量大、對電網(wǎng)不產(chǎn)生干擾、對負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)、無附加波形失真、穩(wěn)壓范圍寬、穩(wěn)壓精度高、效率高及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)；克服了因存在滑動(dòng)觸點(diǎn)而使可靠性降低，以及因機(jī)械傳動(dòng)而造成的動(dòng)態(tài)性能差等缺點(diǎn)，是一種較理想的交流穩(wěn)壓電源新產(chǎn)品。數(shù)字補(bǔ)償穩(wěn)壓器具有適應(yīng)鐵路信號供電系統(tǒng)線長點(diǎn)多，負(fù)載特性復(fù)雜，特別是電網(wǎng)電壓波動(dòng)大、變化頻繁、沖擊干擾嚴(yán)重、負(fù)載非線性特性明顯的供電區(qū)段，更能體現(xiàn)出本電源安全、穩(wěn)定、可靠和廣泛的負(fù)載適用性。

1.輸入功率因數(shù)高：在輸入電壓和負(fù)載變化的整個(gè)范圍內(nèi)，穩(wěn)壓電源本身不會(huì)產(chǎn)生非線性電流成分，不會(huì)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染。

2.輸出負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)：本電源對各種非線性（強(qiáng)容性、強(qiáng)感性、沖擊性等）負(fù)載都能可靠無誤的供電。當(dāng)輸入電源變化以及輸入電壓或輸出電流存在非線性成分是，穩(wěn)壓電源工作不受影響。

3.動(dòng)態(tài)性能好：對輸入電壓和輸出負(fù)載的突然變化，輸出電壓每步的調(diào)整時(shí)間小于80ms。節(jié)能性好，效率高，優(yōu)于其它電源。

4.無機(jī)械傳動(dòng)和觸點(diǎn)磨損，可靠性高，噪音小，溫升低。

5.主電路中不存在鐵磁諧振非線性電路環(huán)節(jié)，因而無附加波形失真。

6.體積小，功能完善，功率密度大，輸出能力強(qiáng)，性能價(jià)格比高。

7.當(dāng)穩(wěn)壓電源本身發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)旁路供電。

上述特點(diǎn)中，適應(yīng)能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能好及故障時(shí)自動(dòng)旁路是在鐵路信號電源運(yùn)用中需要的，因?yàn)榘殡S著進(jìn)路的建立或者信號（多架）開放，列車占用軌道分路等過程，用電量會(huì)發(fā)生不同的變化，特別是轉(zhuǎn)轍機(jī)在轉(zhuǎn)換道岔時(shí)，會(huì)消耗較大的功率，而其它時(shí)刻用電量很??；另外當(dāng)外網(wǎng)電壓發(fā)生突變時(shí)，快速適應(yīng)其變化在極短的時(shí)間內(nèi)調(diào)整輸出電壓值，使之達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，保證信號設(shè)備正常工作。

三、改造方案

將原磁飽和電抗器穩(wěn)壓改為數(shù)字補(bǔ)償式穩(wěn)壓器的意義不僅在于提高電源質(zhì)量、降低能耗，更是改善工作條件、減少操作環(huán)節(jié)、減少故障的需要。ZD型中站5KVA電源屏穩(wěn)壓電路如圖一所示。

1.具體改造方法：

（1）拆除1BHK和2BHK磁飽和電抗器、B1自耦變壓器、B2變壓器、穩(wěn)壓板、過壓監(jiān)督板、J1繼電器（共使用三組接點(diǎn)：第一組4XLC勵(lì)磁電路、第二組穩(wěn)壓表示燈、第四組聲光報(bào)警）、3XLC（共使用三組接點(diǎn)：第一組控制磁飽和調(diào)壓電路、第二組給調(diào)壓電路提供基準(zhǔn)電壓、第三組控制高低壓監(jiān)督電路）和4XLC（共使用二組接點(diǎn)：第一組甩穩(wěn)壓，電源直供、第五組3XLC勵(lì)磁電路）交流接觸器、TA5按鈕、以及相應(yīng)的配線，如圖二紅虛線部分所示，紅虛線穩(wěn)壓部分為圖一中穩(wěn)壓電路的等效電路。

（2）增加K1和K2雙刀雙擲斷路器、WYQ數(shù)字穩(wěn)壓器，電路如圖三紅虛線部分所示。

（3）報(bào)警電路：用數(shù)字穩(wěn)壓器中BJJ繼電器的53、63接點(diǎn)替換J1第四組接點(diǎn)。原表示及報(bào)警電路和修改后電路如圖四、圖五所示。

2.本文未給出拆、配線表，具體站需實(shí)地核查后制定拆、配線表。

3.穩(wěn)壓電路的使用：

（1）穩(wěn)壓供電：先合K2斷路器，后合K1斷路器；（2）直供：數(shù)字穩(wěn)壓器發(fā)生故障，自動(dòng)轉(zhuǎn)為直供，并聲音報(bào)警；（3）維修：先斷K1斷路器，后斷K2斷路器，即可完全斷電維修數(shù)字穩(wěn)壓器。

1.王瑞華 電子變壓器設(shè)計(jì)手冊 1993

2.李維波 單磁芯可控飽和電抗器控制量研究[期刊論文]-電工技術(shù)學(xué)報(bào)2005（02）