高压直流供电范文
时间：2023-03-18 07:58:18
导语：如何才能写好一篇高压直流供电，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
目前直流电在我国电力系统应用有低压直流、柔性直流输电和超高压直流输电。低压直流主要用于发电厂和变电站的二次回路中，柔性直流输电正应用于智能电网，而超高压直流用于远距离电能输送或系统联网。低压直流也广泛应用于电子计算机电路中。
1. 学习直流电路的重要性
直流电路，是电类专业的非常重要的专业基础课程学习内容，教师学习和探讨的深度关系到学生专业课程的学习探讨的深度，学生学习的探讨的深度关系到学生未来的发展，也关系到学生职业的发展。
直流电路部分的学习，为学生后续的电子技术基础、电机学、电力拖动、电气自动控制、PLC、检测、电气设备、电力系统分析、供用电系统、供用电设备、继电保护、高电压技术、等等课程的学习至关重要。特别是在电力系统中控制和保护二次回路以及其他电气二次控制几乎采用直流电源。随着电力系统的发展，随着新能源的发展，输电系统采用“柔性直流输电”和超高压直流输电越来越多，这就要求我们要相当重视这一方面的研究。
2.低压直流在电子领域的应用
直流广泛用于电子电路、计算机等电路。电子电路、通信电路、计算机电路等所用直流一般是几伏或几十伏。如直流在晶体管放大电路中它主要作为集电极和基极的工作电源。机床控制电路也广泛应用直流。直流电的基础知识是电气类专业和机电类专业的学生学习专业课的基础。教学中重视直流电教学是提高教学质量和学生质量的关键。
3.直流在电力系统中的应用
3.1直流在二次回路中的应用
传统的电力系统继电保护、控制回路、信号回路等二次回路中，广泛应用着直流电，它们所用直流电源电压一般是220V。随着电力系统自动化水平的提高，在微机保护装置和微机自动装置电路中所用直流电压一般是几毫伏、几伏或几十伏电压。低压直流还作为厂站应急电源。
3.2在柔性直流输电的应用
“柔性”直流输电是采用先进的大功率电力电子器件组成的电压源换流器（VSC），其换流器采用IGBT绝缘栅双极型晶体管，它可以依据电网需要，灵活快捷地改变电能输送的大小和方向，并提供更优质的电能质量。多端柔性直流输电系统模块化多电平（MMC）技术，可灵活接入多个站点的风能、太阳能、地热能、小水电等清洁能源，通过一个大容量、长距离的电力传输通道，到达多个城市的负荷中心。这为新能源并网、大型城市供电以及孤岛供电等场合提供了一种有效的解决方案。
1997年世界上第一条柔性直流输电工程投运，目前国外有瑞典的Hellsjon工程、Gotland Light工程和美国的Eagle Pass、Cross - Sound Cable工程、丹麦的Tjaereborg工程等，到目前，世界上已经投运的柔性直流输电工程有11条。
我国是从2006年开始研究，2011年上海南汇柔性直流输电工程投运，其电压±30kV，输出电流300A，输出功率18MVA。国家电网公司是继ABB、西门子之后全球第三个掌握该项技术的公司。2013.12.25南方电网的南澳风电场多端（四端）柔性直流输电工程建成，电压±160kV ，传输功率200MVAV，三个换流站的容量分别是5万千瓦、10万千瓦和20万千瓦，未来岛上还将建设一座接纳海上风电的换流站。目前我国在建的有舟山工程多端（五端）柔性直流输电工程，电压±200kV。
有专家形象地说：“柔性直流输电技术就像在川流不息的江河上建造一个水库，既能接收上游河道的来水，又可以很从容的控制下游水的流量。”柔性直流输电技术对新能源的并网，如出力不断变化的风电并网是目前最合适的，它重点解决了风电场间歇式电源的并网问题，是国际公认的最具有技术优势的风电场并网方案。柔性直流输电技术是海上风电并网的唯一方式，特别适用于海上孤岛供电等偏远地区。柔性直流输电技术柔性直流输电可以大幅改善大规模风电场并网的性能，保障新能源发电的迅速发展。
柔性直流输电最大优点是能够快速灵活的调节其输出的有功功率和无功功率，可以独立的控制其输出电压的幅值、相位；柔性直流输电启动时不需要本地电源支撑；柔性直流输电具有良好的电网故障后的快速恢复控制能力，可以作为系统恢复电源。
3.3 超高压特高压直流输电
当需要大功率远距离输送电能，两大电网联网又遇到联网的稳定性问题时，需要用超高压或特高压直流联网。直流输电有其优越性：无系统稳定问题，在同输送容量下，直流输电比交流输电更经济，直流输电的线路投资是交流输电的1/3。当输电距离大于等价距离时，宜采用直流输电，反之采用交流输电。直流输电电晕干扰小；线路不存在电容电流，沿线路电压分布均匀，不需要无功补偿；调节快速，运行可靠。超高压直流特高压直流通过晶闸管换流器能快速调节有功功率，实现“潮流翻转”（功率流动的方向的改变）；当发生短路时，直流系统的“定电流控制”将迅速的短路电流控制在额定功率附近，短路电流不应互联二恶增大。其缺点是换流站造价较高，换流站会产生谐波。
我国最早的超高压直流输电是1990年建成的葛洲坝至上海的500kV超高压直流输电，后来相继建设了四川向家坝至上海的800kV直流输电工程和云南天生桥至广州的800kV直流输电工程。
三峡电厂的建设，使全国大部分地区电力系统得到了联网，实现了西电东送。三峡电厂输出工程主要有三个通道，中通道500kV交流向鄂豫间两回，鄂湘间两回，鄂赣间一回供电。东通道500kV直流向上海两回输电和500kV交流一回配套供电。南通道500kV直流向广东惠州供电。
4.结论
直流电广泛应用于用户端，应用于各行各业，应用于电子产品、计算机产品、通信网络系统、工厂设备、企事业单位。直流电广泛应用于电力系统中的低压直流系统、柔性直流输电和超高压直流输电。《电路》课程的学习是直流供电系统学习的基础。
参考文献：
[1]上海南汇风电场柔性直流输电工程25日正式投入运行，2011年7月26 上海政务网.
篇2
广播电视台作为重要的政府宣传窗口，同时还为广大有线电视及无线电视观众，提供优质电视广播及声音广播的服务，其安全播出是至关重要的。而广播电视台的安全播出离不开供电系统的可靠性与稳定性。长期以来，广播电视部门普遍采用市电或专线双线路电源供电及UPS不间断电源+后备发电机的模式，为机房提供电力，这套方案也确实给广播电视部门提供了较好的供电保障。随着设备的更新升级，这套系统也暴露出不少问题。
近年来，随着数字电视和数据业务的快速发展，广播电视前端机房设备对供电的安全性、 可靠性的要求也越来越高， 一般采取 UPS 冗余方式供电， 重要设备更是采用了 UPS双系统供电保障。基于安全原因，1+1 冗余 UPS 系统的单机负载率控制在 35%以内，加上UPS逆变效率较低，容易造成能耗浪费；UPS 并机系统运行对电源的振幅、频率、相位，以及并机系统中的零地电位差、零线环流等提出了严格要求，导致 UPS 设备的逻辑控制系统（并机）等非常复杂。另一方面，随着业务高速发展，一些机房 UPS扩容需求迫切。新建 UPS系统不仅占用了宝贵的机房空间、配电容量，还制约了机房装机扩容需求，导致整个电源系统的设备资源利用率低、可靠性差，而且 UPS 系统扩容、更新改造保障难度大。如何提供安全可靠、高效经济的新型数字电视及数据设备用电源系统，显得十分迫切。
众所周知直流供电系统的可靠性要高于UPS供电系统，那么我们能不能找到一种新的供电系统来取代UPS供电系统，消除人们的顾虑呢？因此我们对一种新型的高压直流供电系统做一些应用探讨。我台领导经过慎重调研，决定对广播电视台内部供电系统做一次全面检修及升级。这其中，最重要的是对UPS不间断电源的升级改造。
由于市电双线路切换及后备发电机供电技术已经非常成熟，只需进行日常巡检及维护即可。而我台的UPS不间断电源，使用已近二十年，每几年就要对电池组进行更换。借此机会，我们通过与电信部门、移动通讯部门、电力部门及相关厂家技术人员进行沟通交流，决定趁此次更换老化的UPS电池组的机会，对前端机房供电系统进行改造，采用HVDC240V高压直流供电系统为前端设备提供电力。
2009年12月1日，由中国电信提出的《通讯用240V直流供电系统技术要求YDB 037—2009》 通过工信部审查，12月10日颁发。高压直流供电系统现在已在全国多个城市通讯系统进行试点。而广播电视前端机房跟通讯机房有很多相似的地方，能否借鉴通讯行业的成功经验，组建自己的高压直流供电系统，也成为广电行业很关注的一个问题。我台领导在考察学习通讯行业的成功经验后，决定先对我台广播电视监播机房的配电系统，采用高压直流供电方案进行试点，成功稳定运营一年后再推广到其他部门。
传统的UPS供电模式及其缺陷
UPS（Uninterruptible Power System）也就是不间断电源系统，诞生于上世纪六十年代。传统UPS不间断电源供电系统的供电方式，要求交流电源输入。交流UPS系统由整流器、逆变器、蓄电池和静态开关等组成。在市电正常时，市电交流电源经整流器变换为直流电供给逆变器，同时给蓄电池充电，逆变器将直流电变换为50Hz交流电供给负载。在停电时，蓄电池放出电能，通过逆变器变换为交流电，供给负载。为了提高设备供电的可靠性，通常采取了多台UPS冗余并机的方式，如1+1系统。UPS的出现，是由于一些重要设备，如航天控制、医疗仪器、金融系统、计算机、数据管理系统等，不能断电而产生的。她的诞生，对信息革命产生了十分重大的影响。
但是，此系统结构也出现了以下一些缺点：
可靠性低
UPS 交流电源系统，就单台设备而言，通过冗余技术可以使UPS设备本身的可靠性大为提高，但就整个UPS供电系统而言，有很多不可备份的系统单点故障点，比如同步并机板、静态开关、输出切换开关、逆变器等，这些单点故障点，都可能导致整个通讯系统“掉电”瘫痪。即使采用相对可靠的串联热备份系统，切换电路的单点故障也容易造成整个通讯系统“掉电”瘫痪，尤其是瞬间过载的容错能力差，一旦主机过载保护切换到备机，备机由于瞬间浪涌也同时过载保护自动切换到旁路，对于过去有人值守的机房可以立即人工处理，但现在普遍采用机房无人值守，一旦发生故障，恢复时间较长，危害很大。
能耗较高
由于UPS 中采用了逆变器，逆变频率为工频50Hz，必须采用工频变压器，所以功率因数低，效率较低。正常情况下单机效率一般在60%-70%。为保证前端设备用电的安全可靠性，目前广电部门用UPS电源系统，均配置在线式串联热备份或N+1并机冗余模式；在N+1并机冗余模式中，由于交流电源振幅、频率、相位等参数严格要求同步，使得并机冗余模式控制系统复杂，随着N数值的增大，系统可靠性大大降低，所以最常见的配置为1+1并机冗余系统或2+1并机冗余系统，这就使得系统效率进一步降低，一般在40%-50%。同时，由于蓄电池平时基本处于休眠状态，为了保护蓄电池，每隔一段时间就要对电池组进行放电处理，白白耗费能量，如果在放电过程中恰逢市电出现故障，那对广播电视的安全播出将是灾难性的。实际使用中业务的发展是一个渐进的过程，兼顾到建设周期和业务发展规划，这使得UPS系统平均使用效率只有 20%-30%。这个能耗指标在过去前端设备耗能的绝对值较小，UPS系统效率低下往往被人们忽视。而目前正处在数字电视和数据业务迅猛发展时期，数据业务将渐渐变为主流业务，IT设备的能耗越来越受重视，显然，这种低效率是无法忍受的。
维护、扩容难度大
随着广播电视技术的不断发展，数字电视及数据通讯逐渐成为主体已经成为不争的事实。随着数据业务比重逐步增大，按照现在的设备供电模式，会有大量的在网UPS系统扩容、大量新的UPS系统投入运行。因为UPS扩容涉及到电源的频率、电压、相序、相位、波形等问题，不像直流电源系统扩容只关注电压一个参数，所以每一次UPS在线扩容都是一次巨大的风险操作，甚至可能因为UPS制造商产品更新换代使得UPS扩容不可能，使得UPS单台故障时没有设备替换。另外逆变器也是UPS系统中较容易出现问题的地方，一旦逆变器出故障，将造成严重的停播事故，导致灾难性后果。
高压直流电源系统简介
通讯用高压直流电源又称HVDC（High Voltage Direct Current），是一种新型的直流不间断供电系统，近年来在通讯行业的运用悄然兴起。这里说的高压是相对传统的-48V直流通讯电源而言。HVDC系统主要由交流配电单元、整流模块、蓄电池、直流配电单元、电池管理单元、绝缘监测单元及监控模块组成。正常工作情况下，整流模块将交流配电源输出的220V或380V交流转换成240V高压直流，高压直流经直流配电单元给通讯设备供电，同时也给蓄电池充电。当交流输入发生故障时，直流由蓄电池给通讯设备供电，可以说这是一种真正的不间断电源！
高压直流应用原理十分简单，就是利用用电设备开关电源功能，使用高压直流电进行电压高频变换的原理，直接为用电设备提供直流电源。
由于现在几乎所有电信及通讯、广播电视前端设备均采用开关电源进行整流降压，给设备提供电能，而开关电源的电压适应范围极宽，通常可达到AC90V～270V，整流后的电压为200～300V直流，再进行高频振荡、整流等处理，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压，输出低压直流电源给用电设备。开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。有了这一前提，为用电设备直接提供高压直流就变得极为容易。
高压直流是指大小（电压高低）和方向（正负极）都不随时间（相对范围内）而变化，比如电池。脉动直流电是指方向（正负极）不变，但大小随时间变化，比如：我们把50Hz的交流电经过二极管整流后得到的就是典型脉动直流电，半波整流得到的是50Hz的脉动直流电，如果是全波或桥式整流得到的就是 100Hz的脉动直流电，电流大小周期性改变，不能直接使用，它们只有经过滤波（用电感或电容）以后才变成平滑直流电，当然其中仍存在脉动成分（称纹波系数），大小视滤波电路的滤波效果。目前商用的高压直流都是经过配电箱大容量电容或电感滤波处理过的，其波形较为平滑，比交流电显然“干净”得多。
由于设备的开关电源前级为整流桥， 并为后级提供一个波动的高压直流，整流桥后的高压直流范围为： DC250 -336v （交流输入为： AC220V ），对于直流输入而言， 整流桥可视为直通。全桥二极管整流电路对直流电可以直接输入，只要直流电压能够达到200V以上就可以使用！所以，只要在交流输入端使用合适范围的高压直流，设备的开关电源是可以正常工作的，这在理论上首先保证了方案的可实施性。目前，我国通讯行业经过大量的理论论证及实验，决定高压直流电压选取240V，直接为通讯设备的开关电源供电，电流流程与常用交流供电十分相似。如图4所示：
从图4中可以看出，不管开关电源输入端正插还是反插直流电源，经过整流后的电流方向都跟使用交流电整流后的效果是一样的。由于高压直流或电池组提供的直流电脉冲几乎为零，电流更平滑。
高压直流供电系统的优点
高可靠性
这点可以从三个方面体现：一是采用直流供电，蓄电池可以作为电源直接并联在负载端，当停电时，蓄电池的电能可以直接供给负载，确保供电的不间断。二是直流供电只有电压幅值一个参数，各个直流模块之间不存在相位、相序、频率需同步的问题，系统结构简单很多。由于交流市电与机房内的高压直流配电系统隔离，将市电及雷击的影响降到最小，可靠性大大提高。三是交流UPS系统虽然可以提高冗余度来提高安全系数，但是由于涉及到同步问题，每个模块之间必须相互通讯来保持同步，所以还是存在并机板的单点故障问题。而直流模块没有这些问题，即使脱离控制模块，只要保持输出电压稳定，也能并联输出电能。
高效节能
工作效率提高和交流UPS系统相比，直流供电省掉了逆变环节，而一般逆变的损耗在5%左右，因此电源的效率得以提高。其次，由于广电前端输入的是直流电，也就不存在功率因数及谐波的问题，降低了线损。最后由于并机技术简单，可以采用大量的模块并联，使每个模块的使用率可达到70%～80%，比起交流UPS系统提高了不少。
可维护、扩容便捷
采用高压直流供电，就如交换设备使用的-48V直流系统一样，系统由模块组成，维护人员可以自己进行维护。因为是直流输入没有零线，因此，也就不存在“零地”电压差，避免了一些不明的故障，维护部门也无需再费时费力去解决“零地”电压的问题，这对提供高质量视频和音频广播很有帮助。另外，由于高压直流电无对地电压，不易发生触电事故，安全性更高。
由于采用模块化结构，现在一个模块的容量一般在10KW左右，只要预留好机架位置，扩容非常方便。同时在建设时，可以根据设备的数量逐渐增加模块数，使每个模块的负载率可以尽量的提高，这对于节能也是非常有好处的。
HVDC 与 UPS的主要区别
从下图中可以看出，HVDC与UPS的主要区别是电池组的位置及省却了逆变器，供电效率较高：
HVDC高压直流供电系统改装要点
我台首先改造的是监播机房。因为监播机房出问题，并不会影响到广播电视的正常播出。待监播机房高压直流配电系统改造完成并投入实际运行一年后，积累了更多经验，再对其他机房进行改造。安全播出是广播电视的生命，马虎不得。
1、电池组为整流器的冗余，在系统馈出母线实现系统模块整流输出与电池组并联；在市电异常的情况下，蓄电池组直接提供保障电源。
2、 240V高压直流输出方式采用“悬浮供电”，一改-48V 直流系统正极接地方式，即系统输出与机架、机壳、工作地、保护地隔离（240V高压直流的正极、负极均不允许接地），要有明显标识标明该系统输出不能接地。实施起来其实很简单，就是将高压直流电按交流市电的接法，接入系统电源开关及插座即可。由于高压直流无对地电压差，不易发生触电事故，故相对交流系统，提高了维护人员的安全性。而各种设备内部的开关电源变压整流后的低压直流电保持原状，负极可以接地。
3、虽然设备插头不论正插、反插都可以正常工作，而不损坏设备，但我们还是规定所有插座采用统一接法。类似强电系统“左零右火中接地”的接法，我们参照电信施工标准，对240V高压直流采用PDU（Power Distribution Unit）电源分配单元插座（主要是机柜电源插座），此类插座内置断路器，有过流保护的功能。
网上曾有人撰文，认为高压直流不能直接为服务器ATX电源供电。为慎重起见，我们对监播机房的正在工作的计算机及服务器暂时不接入高压直流系统，而是仍使用专用的220V交流供电，另外用240V高压直流接上几台闲置的服务器和家用电脑，测试高压直流对ATX电源系统的影响。但我们经过近一年的测试及观察，没发现任何问题，现已全部将服务器接到高压直流电上，工作正常。
4、对于部分交换机，由于采用的是原通讯行业-48V供电标准，是不能直接使用240V高压直流供电的。这里有两个解决办法，一是将-48V开关电源模块更换为220V的，二是从电池组中跳线，抽取出-48V电源，使用专线给设备供电。
5、为安全起见，严禁带电插拔直流电源输入输出插头。因为高压直流容易引起直流拉弧，必须在关闭设备电源开关的情况下，才能拔插设备电源插头。这需要在设备电源引入处进行警示，同时严禁将采用变压器供电的设备带入机房使用。
6、系统改造必须电力专业牵头，由有强电操作证书的专业电工实施，全程监督，方案要会审。
7、对广播电视台核心网络、信源编码复用平台、信道传输网络、BOSS运营支撑系统、CAS、EPG、光传输系统等设备等，暂时仍采用原有UPS系统供电。如现有UPS系统存在使用年限长、负荷重、故障率高、供电可靠性差等问题，从保障播出安全、兼顾设备折旧的角度考虑，结合今年的电源安全隐患整治工作，采用高压直流系统建立可靠的备份供电系统。
8、对部分低功耗的分前端或光工作站，如果UPS系统未老化，暂时使用。因为目前高压直流供电系统需要多组电池串接使用，成本稍高于12～24V蓄电池组，故对低功耗的分前端或光工作站，还是使用UPS更经济（只需12～24V蓄电池组）。但随着高压直流设备的不断完善，以后也将出现小型240V高压直流电池组，则完全可取代传统UPS电源。
高压直流解决了哪些问题？
1. 适应性强，240V直流供电系统能够支持广播电视设备的主要电源标准（ATX、SSI标准）
2. 供电系统可靠性大大提高。我台监播机房240V高压直流系统已使用一年，目前所有系统运行稳定，解决了UPS系统故障频发、系统阻断问题。
- 分散供电模式
- 蓄电池直接向负荷供电
- 扩容方便，可维护性强
3.不存在“零地”电压差问题，与市电完全隔离，可靠性更高
4.由于无对地电压，不易发生触电事故，安全性更高
5.节能效果明显，普遍节电25～30%
6.节省投资40%以上，减少超前投资50%以上
7.全部采用国产电源设备
8.系统结构相比UPS系统更为简单可靠，节省机房空间
实验结论：广电机房设备高压直流供电取代UPS是明显的趋势
篇3
[关键词]特高压；直流输电线路；架线；施工技术
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.12.053
[中图分类号]TM752 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）12-00-02
特高压直流输电线路能够有效避免因为输电距离过长出现电能损耗增大的现象，起到了很好的节能效果，可显著提高资源利用率，推动我国经济的发展进步，为我国未来的发展打下良好的基础。因此，电力企业在进行特高压直流输电线路的架设时，一定要对架线施工技术进行研究分析，提高其经济效益。
1 直流输电
1.1 直流输电技术分类
根据工程结构，直流输电技术可以分为以下三类：第一，从线路长度方面，可以分为背靠背输电以及长距离输电；第二，从电压等级方面，可以分为特高压直流输电以及高压直流输电；第三，从换流站数量方面，可以分为多端直流输电以及两端直流输电。
根据工程性质，直流输电可以分为以下四类：背靠背直流联网、海底电缆、城市地下电缆、远距离大容量滞留架空路线。
1.2 直流输电的优势
首先，直流输电有着建设成本低的优势，架空线路不需要花费太高的工程造价；在进行电能的传输时，可以将电能的损耗控制在最低程度；电能输送过程中的容量非常大；当电路发生短路现象时，可以对电流形成有效的限制，一旦输电线路出现故障，可以实现自我防护功能；可以实现对线路走廊的优化，避免出现过多的浪费；在进行电能的调节时，可以实现快速响应，整个运行过程的安全性以及稳定性能得到有效保证；在运行过程中可以实现和不同步的电网之间的互联，不会出现系统稳定性方面的问题。
1.3 直流输电的不足
在直流输电换流方面，设备的成本费用非常高，同时不具备较强的过量承载能力；在进行电能的输送时，会消耗大量的无功功率；直流输电中直流开关较为缺乏；直流输电不可以借助变压器实现低电压等级的调节；在电能传输过程中，非常容易受到谐波的干扰，无法有效地保证电能的质量。
2 特高压直流输电线路架设的难点
2.1 施工难点
第一，交叉跨越问题。在实际的施工过程中，需要持续进行带电线路的交叉跨越操作，对配置承力索带来了严峻的考验，一方面要保证承力索的承载能力，满足施工要求，另一方面要做好承载能力的控制工作，保证承载能力可以得到有效的管控，还必须做好承力索跨越网线的优化工作，避免在施工过程中出现各类安全事故。
第二，滑车的选择及其挂设方法。输电线路的质量非常大，在施工过程中，需要结合实际情况，对每根线在垂直方向的承载能力进行准确计算，进而得到滑车的额定承载能力。另外，在实际的架线过程中，牵引过程需要非常大的牵引力，还需要对滑车的耐张力进行准确的计算，保证选择的滑车以及挂设方法的科学合理性。
第三，牵引机以及张力机的选择。在进行牵引的架设时，需要非常大的牵引力，牵引机一定要能满足架设过程牵引方面的需求，另外，张力机也必须要满足架线的实际需求。比如，现阶段在进行架线时，采用一牵六的牵引方式，这种牵引方式需要选择220 kN左右的牵引力，现有的280 kN的牵引设备无法满足施工过程中的实际需求，需要重新研制相应的牵引机。在一牵六的过程中，单根导线的张力在18 kN～33 kN，现有的张力机可以满足施工过程中的实际需求，但如果导线的张力发生变化，必须要重新选择与之相配的张力机。
第四，导线以及各级牵引线的展放。在施工过程中，往往会受到周围环境的限制，导线以及各级牵引线需要按照一定的顺序和层次展放，既要避免对输电线路架设带来的影响，同r还不能破坏周边环境，使实用性以及环保性两方面的要求得到有效保证。具体的操作方法如下：首先，选择引导绳，先对牵引绳的最大受力、牵引机的实际牵引力、张力机的张力进行计算，根据计算结果选择相对应的引导绳，在进行引导绳的展放时，可以借助动力伞进行完成，借助动力伞对引导绳进行两次展放，借助“一牵一”的方式，对引导绳进行牵引，之后对各级引导绳进行逐级牵引展放。
第五，紧线和挂线方法的选择。耐张装置本身的自重较大，在进行起吊时，一定要选择最佳的起吊方案。因为起吊过程中张力的需求较大，因此要科学合理地选择紧线方法。在进行挂线时，一般选择的都是高空对接的方式，因此，要做好导线的安排工作，保证每个导线都可以满足单独作业的需求，且相互之间不会出现影响和干扰。
第六，安装附件。在实际架线过程中，垂直方向会有非常大的负荷量，在进行附件装置的选择时，一定要结合施工中的实际情况，同时选择最佳的安装方式，使施工效率得到有效保证。在进行直线塔附件的安装时，需要借助两套三线提升器进行提线操作，提线器应挂在导线横担下主材前后两侧节点板的预留孔上，以便使横担前后两个立面均匀受力。在实际提线过程中，一定要注意避免对导线造成伤害，还需要避免导线出现意外下落的现象。
2.2 换流器研制难点
受到换流器本身特性的影响，换流器的研制存在非常大的难度。具体表现在以下几个方面：第一，要使施工人员的安全得到有效保证，因此，换流器必须要有非常好的绝缘性；第二，换流器在使用过程中，不仅要承受较高的交流电压，还需要承受直流电压；第三，换流器在发热和冷却方面较为复杂，加大了研制难度；第四，换流器有着非常多的调压级数；第五，在直流电出电方面，结构较为复杂；第六，换流器本身有着非常大的尺寸和自重。
3 特高压直流输电线路架线的要求
3.1 电晕效应
在输电过程中，导线会存在不同程度的电晕放电，这是直流输电线路中允许存在的一种正常现象。但是电晕效应的出现，会有噪音、干扰、电晕损失以及电场效应，很大程度上加大了输电过程中的损耗，同时还会影响周边环境以及人们的正常生活、工作。特高压直流输电线路电压等级非常高，如果不对电晕效应进行充分的考虑和引起足够的重视，那么所产生的电晕效应甚至会超过超高压工程。因此，为了降低特高压直流输电线路中电晕效应出现的几率，降低电能传输过程中的损耗，避免给周边环境带来影响，一定要对绝缘子串、导线进行科学合理的选择，同时选择最佳的金具组装模式。
3.2 绝缘配合
在直流输电工程的运行过程中，绝缘配合有着非常重要的影响。直流输电中，绝缘子在积污方面与交流电传输过程有着非常大的区别，会有更加严重的污秽放电现象，因此，在进行直流线路绝缘配合的选择时，一定要坚持科学合理的原则，选择最佳的配合方式，这有利于提升直流输电工程的运行水平。
3.3 电磁环境影响
特高压直流输电线路可以实现环境保护、优化资源配置等方面的功能，还能显著增强输电走廊的利用效率。主要是因为特高压直流输电的电压高，同时其塔线架设较高，导线有着非常大的质量，线路较为单一。与普通直流线路相比，在电磁环境方面有着一定的区别，因此，会带来一定的环境影响，必须要引起施工人员的重视。另外，特高压直流电线路在运行过程中所形成的电磁环境与导线的型式，以及架线高度等有着非常密切的联系，因此，一定要提高对特高压直流输电线路电磁环境影响的重视度。
4 结 语
为了保证特高压直流输电线路架线施工顺利、高效的进行，设计人员和管理人员必须要对其周边环境进行充分的分析和管理，对施工过程中存在的各种难题进行积极分析，选择科学合理的解决方式，及时消除对施工过程的影响，同时施工的设备以及技术要具有一定的先进性，在实际施工过程中要对电晕效应、绝缘配合、电磁环境等方面的因素进行充分考虑，使整个工程的质量得到有效保证。
主要参考文献
[1]陶永才.±800 kV特高压直流输电线路架线施工技术[J].科技创新与应用，2016（2）.
[2]王丰.±800 kV特高压直流输电线路张力架线滑车悬挂施工[J].通讯世界，2016（11）.
[3]向波.浅析特高压直流输电线路架线施工技术[J].通讯世界，2016（20）.
篇4
关键词：特高压；直流输电；RTDS；控制系统
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.150
0 引言
特高压直流输电技术是指±800kV及以上的直流输电技术，适合于特大容量、超远距离输电。为了满足“西电东送”、电网增容及改善电网结构、全国联网、提高电网安全稳定运行水平等方面的需求，我国大力发展特高压直流输电技术，根据规划，到2020年，我国家会建成30多个特高压直流输电工程[1-2]。
控制系统是直流输电的“大脑”，直流输电系统的性能与其控制系统的性能有着很大关系。现有的电力系统仿真软件中都没有特高压直流输电的标准模型，这对特高压直流输电的研究造成很大障碍，因此，有必要搭建较为详细的特高压直流输电系统仿真模型，为后续的研究工作铺平道路[3-4]。
1 特高压直流输电系统建模
1.1 一次系统建模
系统额定电流为4kA，额定容量为6400MW。为了便于仿真，对两端的交流系统进行了等值简化，整流侧交流系统阻抗为14.36Ω，逆变侧交流系统阻抗为13.06Ω[5]。
在RTDS中利用软件提供的元件模型，搭建了±800kV特高压直流输电系统仿真模型。一次系统接线如图1所示，主要元件包括换流变压器、换流器、平波电抗器、直流滤波器、交流滤波器、直流线路和接地极线路以及开关等。
1.2 控制系统建模
控制系统模型结构如图2所示，稳态运行时的基本控制策略为：整流侧定电流控制和最小触发角限制，逆变侧动态定超前触发角β控制。
2 控制功能研究
（1）启动响应。系统启动时，整流侧和逆变侧响应波形如图3所示，其中，P1UDL是整流侧极1的直流电压，P1IDL是整流侧极1的直流电流，ALPHA_ORD是整流侧的触发角α；B1UDL是逆变侧极1的直流电压，B1IDL是逆变侧极1的直流电流，GAMAB是逆变侧的关断角γ。
从图3可以看出，系统启动时，直流电压按一定的速率从0上升到800kV，直流电流从0逐渐上升到最小电流限制值400A，之后直流电流按照一定速率上升到额定电流值。整流侧触发角α按一定速率降低到参考值15o左右，逆变侧关断角γ下降到参考值17°左右。可见，系统能够按照参数设置顺利启动，达到额定运行状态。
（2）阶跃响应仿真。为了测试闭环电流调节器、电压调节器、γ角控制器三个基本控制器的性能，进行了电流阶跃、功率阶跃、电压阶跃和γ角阶跃试验。下面以电压阶跃和γ角阶跃进行说明。
1）电压阶跃响应。在整流侧设置电压阶跃-80kV，持续时间1.4s，整流侧响应波形如图4所示。从图4可以看出，电压阶跃发生后，整流侧直流电压迅速减小到720kV左右，并稳定在720kV附近，为了保证输送功率，在直流电压减小的同时，在控制系统下，逐渐增大整流侧触发角，以增大直流电流。最终，直流电流稳定在4.5kA左右，保证输送功率不变。
2）γ角阶跃。在逆变侧设置关断角γ阶跃+10度，持续时间1.4s，逆变侧的响应波形如图5所示。从图5可以看出，在γ角阶跃后，γ角迅速增大到27°左右，逆变侧直流电压迅速降低到680kV左右，直流电流也随之增大到4.4kA左右，保证系统传输功率基本稳定在6400MW。
（3）故障运行仿真。设定逆变侧交流母线在0s时发生三相金属性短路接地故障，持续时间0.1s，整流侧和逆变侧波形如图6所示，图7是逆变侧换相失败模块的输出波形。
故障发生后，逆变侧直流电压迅速下降，直流电流随之迅速增大，换相角增大，导致关断角γ急速减小，当关断角小于7o～9o时，逆变侧发生换相失败[5-6]，从图中可以看出，逆变侧关断角γ接近于0o，说明逆变侧发生了换相失败。在控制系统作用下，整流侧增大触发角α以抑制短路电流。由图7可以看出，换相失败预测模块在检测到换相失败后，减小触发角以增大关断角γ，防止连续换相失败[7]。
故障消失后，整流侧触发角α逐渐减小，直流电流，直流电压逐渐恢复到额定值，逆变侧γ也恢复到正常范围，系统恢复正常运行。
3 结论
结合所建立的特高压直流输电系统模型进行了一系列的仿真试验，通过对试验结果的分析研究验证了所搭建模型的准确性和有效性。通过启动响应试验验证了模型能够按照设定参数顺利启动，并达到稳定运行状态；通过阶跃响应试验验证了该模型具有良好的稳态响应特性；在逆变侧交流母线设置三相短路故障，检验交流系统电压变化时直流系统的影响，仿真结果表明，控制系统模型满足故障情况下的控制要求，并能够在故障后迅速调节，使系统各项参数恢复到稳定状态。该模型可以用来进行特高压直流运行特性及交直流交互影响的研究。
参考文献：
[1]刘振亚.特高压直流输电技术研究成果专辑（2008年）[M].北京：中国电力出版社，2009：3-6.
[2]黄道春，魏远航，钟连宏，阮江军，皇甫成.我国发展特高压直流输电中一些问题的探讨[J].电网技术，2007（08）：6-12.
[3]周浩，钟一俊.特高压交、直流输电的适用场合及其技术比较[J]. 电力自动化设备，2007（05）：6-12+39.
[4] 张晋华，刘云，印永华，汤涌.特高压交/直流电网仿真技术研究[J].电网技术，2007（23）：1-5.
[5]郑晓冬，邰能灵，杨光亮，涂崎.特高压直流输电系统的建模与仿真[J].电力自动化设备，2012（07）：10-14+61.
篇5
【P键词】高压直流电源 通信领域 应用
对于通信领域，电源就是整个系统的心脏，对于电源的依赖非常强，短时间的中断都会造成非常严重的后果。在通信领域，我国这些年发展速度非常快，取得的成果也是非常显著，技术上也不断提升。高压直流电源方面正是技术方面的一大革新，也是在通信领域得到广泛关注的一项技术。尤其是近年来通信大量不断增多，供电方面变得越来越富在，很多设备由于得不到保养也留下很多隐患。而很对通信系统发生故障都是由于在电源上出现的问题，这一类事故占据总量的一半。
1 UPS存在的问题
1.1 安全问题
UPS输出的是最常见的220V交流电。备用蓄能则是专用的蓄电池组，作为蓄电池，输出的是直流电，在进行使用的时候，不能为系统直接供电，而是要经过转换，转为交流电才能供给，这其中要依靠的就是UPS中的逆变模块。这就意味着UPS一定要有非常高的稳定性才能让整个系统保持平稳运行。而UPS一旦在逆变模块上出现问题，蓄电池输出的直流电无法得到转换，就会让供电出现问题，即便是蓄电池中的电能再充足，也无法为系统提供任何供给，就会造成难以预料的损失。
1.2 维护问题
处于在技术方面的保护和经济效益方面的维护考虑，UPS的厂家并不会将其系统内部的维护方法公开，因此企业的维护人员也没有任何有效的方式自行进行维护或者故障排除，只能依靠厂家完成维护，日常进行维护根本无法实现。
1.3 浪费问题
UPS通常都是设置两个。一个用来日常维持供电，一个用于备份。通常一个系统的负荷率能够达到50%，以两个系统支持，若是再加一个主用系统，能够将负荷率再提升16%作用。这机会就是能够达到的最高的标准。有时候为了能够让负荷率提升，降低在供电中出现故障的几率，会让系统保持一定的冗余度，所以按照容量的80%来进行计算，每一套UPS大约要让负荷率达到45%，通常为了能够让系统的供电提升安全性，就要使用两套（N+1）UPS，让每一套UPS负荷率尽可能降低，但这样就造成了电能的浪费。
2 高压直流电源在通信领域应用的优势
2.1 安全可靠
相比于以往使用的UPS，直流供电在安全性和可靠性上有了很大的提升。首先就是高压直流电源会采用阀控式铅酸蓄电池组，这种电池组和通信设备及女性并联。这样结构在安全性上有一定的保障，一旦系统输入的电能过程出现故障，就会触发阀控式铅酸蓄电池组，让其为通信设备直接进行供电，而中间不必再使用转换器。高压直流电源并不需要以往UPS那样每个模块之间都要进行必要的通信，让每个模块保持同步，即便是高能直流电源中某个模块出现问题，主要保持电压稳定，系统依旧可以持续为通信系统供电。
2.2 效率更高
首次就是高压直流电源在进行供电的时候不会经过逆变的过程，在这一过程中，就会节约大约5%的电能，因此使用高压直流电源能够让电能的使用效率得到明显的提升。然后就是对通信系统输入的电压是高压电，不会存在设备上的谐波干扰，这就让电缆不会产生太多的发热量。最后就是高压直流电源的并机技术非常简单便捷，其中每个模块都是直接并联的，并且每个模块能够达到75%的使用率。高压直流电源目前能够达到的转换率大约是90%左右，与以往使用的UPS相比，大约可以达到25%左右的节电效果，节能的效果非常明显。
2.3 维护简单
不同于UPS的维护技术被厂家紧紧把持，高压直流电源的系统主要是用模块化构建，只要依据一定的方法和标准就能完成安全防护的工作，企业的维护人员也不需要很高的专业技能，只需要进行简单培训就可以掌握维护的方法。在日常的维护中，企业自身完全能够完成，不必再以来厂家。高压直流电源单个系统的电源容量是600A，扩容也非常简单，只有预先留下一些机架的位置，在日后有需要的时候随时可以进行扩容。
3 高压直流电源的可行性
以当下通信领域的标准，通信网络设备中对电源也有明确的标准，有功能因数校正的电源，其电压标准是在200V到400V之间，而没有进行功率因数校正的电源则是要在300V以下，根据这两种电源电压的要求，高压直流电源完全在能够容纳的范围内。相比于从前的交流电，直流电进行供电，其电流比交流电小得多，相当于交流电的91.7%，而产生的热量也是更少，根据热量方面的计算，以直流电作为电源，输入后产生的热量大约是交流电的五分之四左右，因此现有的设备中，完全能够应用高压直流电源进线供电。
4 高压直流电源的缺点
高压直流电源也有其自身的缺点，在进行应用的时候要格外注意。首先就是高压直流电源对配电开关的灭弧性能有着非常严格的要求。交流电在一个周期内会存在过零点，在发生短路时，过零点就会让开关在断开时，很容易让产生的电弧灭弧。其次就是电缆线径要相对增加。UPS输出电能到配电柜，其中采用的是三相四线的供电方式，而一旦使用高压直流电源，就要用一相两线的方式进行供电，在相同的电压下，高压直流电源对电缆的消耗更大。
5 结论
相对来说高压直流电源虽然有一点的缺点，但与其优势相比，还是值得推广，两种缺点也是能够弥补的，但高压直流电源在通信领域却有着不可替代的高效性、安全性以及可靠性，这些性能都是通信领域非常需要的，也是UPS所缺少的，因此高压直流电源非常适合在通信领域应用。当然，在这套供电系统的发展中，要想被众多通信企业接受，还有很多问题需要解决，但未来一定会成为在供电方面的主流产品，为我国通信行业的发展发挥出价值。
参考文献
[1]把握高压直流电源大趋势[J].通信电源技术，2014（02）：7.
[2]中恒电气高压直流电源系统入围广电系统[J].电源世界，2014（03）：16.
[3]马涛.高压直流供电模式在IDC机房的应用分析[J].中国新通信，2013（17）：72.
篇6
[关键词]通信 数据机房 高压直流 改造 关键
中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）25-0031-01
引言
我国的现代社会早已进入一个由信息所贯穿的世代，无论是语音通信还是数据通信都严重依赖于信息技术，信息技术已经成为这个世代区别于其他世代的根本特质，信息技术对于连续性要求较高，因此，需要更为稳定且可靠的能源动力。电源的可靠性、稳定性与不间断性就成了通信领域网络系统的基本要求。在这种情况之下，传统UPS的可靠性较差的致命缺陷就凸显了出来，而高压直流则凭借其优越的特性脱颖而出。
1.通信领域数据机房高压直流改造
1.1 传统UPS的致命缺陷
既有的传统UPS单个系统的容量过于庞大，这不但给维护工作带来巨大困难，而且亦给故障所受影响的范围无形加大，致使通信网络系统中的关键设备无法按照模块化在遭遇异常时分别发挥其作用，同时过大的单个系统容量亦给系统本身的组件与性能带来了更大的压力与负担，这也是造成整个系统可靠性逐年大幅下降的一个根本原因，尤其是无论市电正常与否都必须一直处于工作状态的逆变器的工作负荷过重，这就必然导致其故障频仍，这种过于庞大的系统一旦出现问题，因之受累的设备的等待故障恢复时间远比高压直流所需等待的时间要长得多，同时，传统的UPS缺乏整体系统化的在线智能监控与管理手段，无法远程即时乃至提前获知整个系统各部分的全部工作状态，当然亦无法得到系统故障的预警与警示，这就必然造成了故障的突然性。
1.2 高压直流改造大势所趋
数据机房所使用的UPS系统为四级配电结构层级，过多的配电层级必然带来线缆等投资的增加，同时，还会增加传输过程中的电能损耗，将配电系统越来越向负载末端靠近是未来数据机房发展的大趋势，由集中式向分布式系统的不断演进是数据机房动力环境发展的大趋势。传统的UPS系统通常需要四级配电完成拓扑，而高压直流则通常三级配电层级即可完成拓扑，相对市电直供系统的两级配电仅多了一级层级，从理论上来看层级越多，显然效率越低，同时由此造成的电能损耗也必然会随之而增加。
1.3 高压直流改造势在必行
传统UPS存在着转换效率过高，能耗过大的问题。通信领域所使用的传统UPS的蓄电池组处于电源的输入端，因此，一旦UPS的逆变系统或开关系统及其任何部件出现任何单点故障，都会造成整个UPS系统的彻底瘫痪，而这对于任何一家通信系统而言都是无法容忍的。并且由于使用年限已经超过免费维护期限，因此，单次的维护成本过高，传统UPS的结构与技术都过于复杂，这就给维护工作带来了巨大的困难，而一旦出现问题，在维护人员未能及时赶到现场的情况下，灾难的后果将不可避免，由此可见，针对传统UPS的改造已经势在必行。
2.高压直流改造关键问题及其解决
2.1 PSU与PFC兼容问题
在改造过程中发现问题在所难免，重要的是在发现问题时应针对具体问题进行具体分析，对问题予以及时解决，以免为整个高压直流的后续正常运作带来严重后果。在改造过程中首先发现的问题是交流数据设备中的PSU检测问题，目前数据机房中使用的数据设备绝大多数均内置有PSU，其中部分未采用直流电源供电的PSU无法启动。
首先，交流数据设备中的PSU由于具备交流电压检测功能与过程，因此，其启动要件为检测到交流电压变化，而直流电源供电时并不会产生电源波形变化，此时，数据设备中的PSU即会误判为没有电源输入，因此不会执行数据设备后续的启动程序，这就会导致数据设备无法启动。
针对此类设备，只能采取更换PSU或更换整个数据设备方能予以解决。其次，部分数据设备由于同时采用了直流PSU与PFC电路，直流PSU虽然可以正常工作，但是PFC电路却会在直流电压恒定时受到冲击，进而会启动其自保护电路进入系统保护状态，无法正常工作。针对这种问题，可以将直流系统中的启动改为软启动即可解决。
2.2 市电与发电机切换问题
在改造过程中对发电设备进行带载试机时出现了市电与发电机之间切换的故障，经重新开机可以正常切换，仔细检查发现是由大容量自切开关零线未中断引起的，由于DSP控制的UPS等设备需要零线钳位，因此，在改造过程中使用两种方法予以解决，一种方法是直接选用三极ATS，一种方法是将四极ATS中的四极空开换成三极，或者对其N极短接处理，即可避免此类问题的出现。由此可见，选用ATS是高压直流系统改造成功与否的关键。此外，在实际的工程实施过程中，必须对市电、发电设备、UPS等转换之后，零线相通问题予以关注，以免因此引起不必要的高压直流系统的无谓故障。同时，多台UPS系统并机过程中，也存在零线未中断引起的故障，因此，在高压直流系统存在多台UPS并机的情况时，在设计与实施过程中应使用同一电源作为多台并机UPS的旁路输入。
2.3 高压直流的高压安全问题及其解决
在改造过程中遇到的另一个问题是安全问题，首先，由于服务器在输入端都会安装交流熔丝保险装置，这些保险装置设置的初衷是为了在交流异常时分断交流电流，但是同样的装置在分断直流电流时却存在着一定的安全风险，此外，服务器的保险通常默认加于L线，且通常为交流单相开关，N线没有任何保护亦无法断开，此时直流供电时，服务器内部就会因为负极没有保护而存在一定的设备安全风险与人员安全隐患。其次，由于绝大多数为交流使用环境而生产的服务器其拨动开关均为交流部件，这些交流部件在断开直流输入时轻则会出现拉弧，重则会出现燃烧甚至烧毁的情况，而且电流强度越高这种现象就越严重，当电流强度达到5A时，现象最为严重。同样，在使用交流插排时亦会出现拉孤现象。针对改造过程中的安全问题，最佳的解决方法即将这些安全问题反馈给设备生产厂家，由厂家予以安全确认或设备改造处理。
数据设备的输入部分由于没有了传统UPS的工频变压器，因此，输入直流电源无短路现象发生，部分设备由于采用半波整流，因此输入直流电源以后不工作，针对这种情况将直流输入的正级与负级调整以后，设备恢复正常工作状态。电信高压直流改造的接地形式通常可以采用负极接地、蓄电池组中点接地以及不接地三种方式，其中不接地方式亦称为浮地。根据三种情况的对比分析可见，只有浮地的方式对于人身安全防护最有保障，因此，以人身安全为第一要著考量，以采用浮地方式接地为宜。此外，屏柜门打开时，凡可以进接接触到的所有母线或导体均需进行绝缘处理，以保障人身安全。配电系统以采用双极或多级开关为宜，开关要求应能同时切断正负极回路。
3、结语
高压直流供电系统可靠性高，效率高，节能，较之传统的 UPS 电源具有较大的优势，特别适用于设备功率较大的场合。但电源技术的大规模应用仍将是一个浩大的系统工程，涉及到后端设备、技术规范、产业保障等等各方面的问题，更好地解决这些问题对于未来高压直流在新常态下的提速发展至关重要。
参考文献
[1] 郁百超.论传统不间断电源即将“功成身退”[J].冶金动力，2004（02）：15-17.
篇7
基于常规直流及柔性直流的多端直流输电和直流电网技术是解决中国新能源并网和消纳问题的有效技术手段之一。然而，直流输电系统的阻尼相对较低，相对于交流输电系统，其故障电流发展更快，控制保护难度更大。中国大容量远距离直流输电系统中，直流侧故障约占直流系统故障的50%。为快速限制并切断故障电流，以维持直流输电系统的安全稳定运行并保护输电系统中的关键设备，高压直流断路器成为有效的技术手段。高压直流断路器可分为机械式高压直流断路器(mechanicalHVDCcircuitbreaker)、固态高压直流断路器(solid-stateHVDCcircuitbreaker)与混合式高压直流断路器(hybridHVDCcircuitbreaker)这3种形式。除直接采用直流断路器开断短路电流的方式以外，还可增加直流限流器以配合直流断路器开断短路电流。高压直流缓冲器是一种类变压器的直流短路电流抑制装置，其利用铁磁材料的涡流损耗和磁滞损耗来消耗短路电流的故障能量。
缓冲器的FBO模型由美国劳伦斯伯克利国家实验室的Fink、Baker和Owern三位学者建立，在缓冲器铁心不饱和的假设下，给出了缓冲器非线性等效电阻的计算方法，但该模型将缓冲器非线性等效电感视为无穷大而进行忽略。文献[17-18]通过消除FBO模型对于实际涡流等效电阻是其计算值2.5倍的假设，设计出更加紧凑的缓冲器。文献[19-21]给出了缓冲器非线性等效电感的计算公式，基于变压器理论并结合FBO模型，建立了时变电阻和时变电感并联的缓冲器非线性等效电路，并成功运用于先进实验超导托卡马克(experimentaladvancedsuperconductingTokamak，EAST)装置中性束注入系统的高压直流缓冲器设计。本文首先基于铁心材料的优化平行四边形磁滞回线和变压器基本理论，建立非线性电阻和非线性电感并联的高压直流缓冲器非线性等效模型。接着，分别进行实验验证和仿真验证，验证高压直流缓冲器对短路电流的抑制性能。然后，利用高压直流缓冲器非线性等效模型，分析其非线性等效电路的动态响应。最后，提出了一种高压直流缓冲器和高压直流断路器混合的高压直流短路保护方案。
1高压直流缓冲器的模型
高压直流缓冲器通过N个铁心磁环套在高压直流输电线上以实现对短路电流的抑制，类似于原边为单匝绕组的变压器，该单匝绕组为高压直流输电线，其结构示意如图1所示。图中：iA为短路电流；U0为杂散电容的初始电压；W为单个铁心叠片宽度；NC为串联的铁心叠片数；NL为单个铁心叠片层数；NT为传输线的匝数；r为传输线半径；r1、r0分别为铁心的内外半径。
1.1高压直流缓冲器的等效电路正常情况下，由于高压直流输电线上传输直流电，高压直流缓冲器对系统不产生影响；一旦发生短路，铁心的激磁电感将抑制短路电流峰值，并将故障能量消耗在激磁电阻上。如铁心的涡流损耗和磁滞损耗不足以消耗大部分故障能量，则可在铁心上增加一副边绕组，利用该绕组串联电阻消耗能量。根据变压器非线性模型的基本原理，高压直流缓冲器在没有副边绕组的情况下的等效电路如图2(a)所示。图中R1、X1分别为高压直流缓冲器原边绕组的电阻和漏电抗，分别代表输电线路的电阻和电抗；Rs、Xs分别为高压直流缓冲器铁心的激磁电阻和激磁电抗。激磁电阻和激磁电感均不是常量，其大小随着铁心磁路的饱和程度而变化。由于原边绕组阻抗比激磁阻抗小得多，因此可以将其忽略进而得到高压直流缓冲器的简化等效电路见图2(b)。
1.2高压直流缓冲器的数学模型由高压直流缓冲器的简化等效电路可知，对其进行数学建模只需确定高压直流缓冲器铁心的非线性电阻和非线性电感。
1.2.1高压直流缓冲器的非线性电阻高压直流缓冲器是一种利用铁磁材料涡流损耗和磁滞损耗消耗故障能量的保护装置。趋肤效应会降低铁心叠片的涡流电阻，并进一步地削弱铁心对故障能量的消耗能力。为减小趋肤效应的影响，提高铁心的涡流损耗，以增加铁心对故障电流的抑制能力，高压直流缓冲器将单个铁心叠片需分成NL层，如图1所示。文献[16-18]对每层叠片的饱和深度进行了分析。
1.2.2高压直流缓冲器的非线性电感高压直流缓冲器的激磁电感为非线性时变电感，其值与铁心磁路的饱和程度有关。铁心材料的平行四边形优化磁滞回线如图3所示。当缓冲器反向偏置电源通入反向偏置电流时，缓冲器铁心进入反向深度饱和点R；在系统正常工作时，传输线上的工作电流使得铁心的状态回到浅饱和区S；当发生故障时主回路电流会增大，使铁心由点S沿B-H曲线中的S-X-N-T-Y-Z-X-S移动。在Y-Z阶段，铁心的磁导率比较大，会产生很大的电感，对短路电流具有较大的抑制能力。
2高压直流缓冲器的验证
为验证高压直流缓冲器非线性模型的准确性及其工作性能，分别进行了短路实验和建模仿真，通过结果对比进行模型及性能验证。其中，高压直流缓冲器短路实验的配置如图4所示。在Matlab/Simulink中建立高压直流缓冲器的仿真模型，如图5所示。对高压直流缓冲器处于过阻尼和欠阻尼这2种状态，分别进行实验验证和仿真验证。铁心的详细参数如表1所示。
2.1高压直流缓冲器工作于过阻尼状态进行过阻尼实验验证和仿真验证时，系统的杂散电容为16.5nF，杂散电容的初始电压为42.1kV。短路电流的波形对比如图6所示。进一步地，将高压直流缓冲器短路电流的特征参数进行对比，如表2所示。由图6及表2所示，高压直流缓冲器工作于过阻尼状态时，仿真结果与实验结果基本吻合，从而验证了高压直流缓冲器模型的准确性。并且，高压直流缓冲器能够在很短的时间内较好地抑制短路电流。
2.2高压直流缓冲器工作于欠阻尼状态进行欠阻尼实验验证和仿真验证时，系统的杂散电容为4nF，杂散电容的初始电压为120kV。短路电流的波形对比如图7所示。由图7可知，高压直流缓冲器工作于欠阻尼状态时，仿真结果与实验结果基本吻合，从而验证了高压直流缓冲器模型的准确性。但是，短路电流出现振荡，短路故障没有得到有效的抑制。
3高压直流缓冲器的分析
直流输电系统发生短路故障时，若将系统的短路故障能量等效为杂散电容的储存能量，即2s0CU/2，并考虑到高压直流缓冲器的等效电路为非线性电阻与非线性电感并联，整个电路在忽略传输线阻抗的情况下为RLC并联电路。由于杂散电容具有初始电压，高压直流缓冲器等效电路的动态响应类似于RLC电路的零输入响应，如图8所示。
4高压直流缓冲器的应用
机械式直流断路器可以关断较大的电流，并具有成本低、损耗小等优点，但其开断速度较慢。固态直流断路器开断速度迅速，但其相关损耗较高，且价格昂贵。为克服两者的缺点，通过将机械式直流断路器和固态直流断路器集成在一个装置上，从而形成混合式断路器。混合式直流断路器结合了机械开关良好的静态特性与电力电子器件良好的动态性能，用快速机械开关来导通正常运行电流，用固态电力电子器件来分断短路电流，具有通态损耗小、开断时间短、无需专用冷却设备等优点，是目前高压直流断路器研发的新方向，有着广阔的应用前景。
除直接采用直流断路器开断短路电流的方式以外，还可以增加高压直流缓冲器以配合直流断路器开断短路电流。一种高压直流缓冲器和高压直流断路器混合的高压直流短路保护方案如图10所示。在正常情况下，高压直流缓冲器对直流输电系统不产生影响，保持在一低阻态，机械开关承载主回路电流，固态开关支路没有电流流过。当发生短路故障时，高压直流缓冲器的激磁电感将抑制短路电流的峰值，并将部分故障能量消耗在激磁电阻上。其余的短路电流由混合式直流断路器的固态开关断开。当机械开关打开以提供电流隔离时，在下一个电流过零点关断固态开关，其余的故障能量被能量吸收装置吸收。该高压直流缓冲器和高压直流断路器混合的高压直流短路保护方案，能够先将短路电流限制在某一较低的值，再将较低的短路电流开断。这将降低机械开关的熄弧难度和制造难度，减小功率半导体器件因关断大电流而引起的动态过压，同时可以提高开断容量。
5结语
篇8
关键词：交流抗干扰电路；PFC电路；高压整流滤波；PWM
1引言2计算机电源发展历程
在计算机各部件中最令人注意的就是CPU的频率、内存的大小、硬盘容量，显卡的性能等等。而对于电脑中的一个重要部件电源．却往往总会受到忽略。而事实上，电脑的许多奇怪症状都是由电源引起的。假如我们把计算机比作一个人的话，CPU作为计算机的核心部件起着运算和控制的作用，它相当于我们人类的大脑；而电源作为计算机的动力提供者，完全等价于我们人类的心脏，其重要之处由此可见。所以有必要了解电源内部结构，熟悉电源的工作原理，才能更好地维护好计算机电源，才能从根本上保障公司各部门计算机设备长时间稳定工作。
2计算机电源发展历程
PC／XT_IBM最先推出个人PC／XT机时制定的标准；AT_也是由IBM早期推出PC／AT机时所提出的标准，当时能够提供192W的电力供应；ATX—Intel公司于1995年提出的工业标准。与AT比较主要变化为：
1、取消了AT电源上必备的电源开关而交由主板进行电源开关的控制，增加了一个待机电路为电源主电路和主板提供电压来实现电源唤醒等功能：
2、ATX电源首次引进了+3．3V的电压输出端，与主板的连接接口上也有了明显的改进：ATX12V——支持P4的ATX标准，是目前的主流标准：ATX12V一1．1：在ATX的基础之上增加了4pin的+12V辅助供电线(PIO)为P4处理器供电，改变了各路输出功率分配方式，增强+12V负载能力；ATX12V一1.3：提高了电源效率，增加了对SATA的支持。去掉了一5V输出，增加了+12V的输出能力；ATX12V一2.0：尚未有产品实施的最新规范；电源连接器由20针改为24针，以支持75W的PCIExpress总线．同时取消辅助电源接口；提供另一路+12V输出，直接为4Pin接口供电；WTX—ATX电源的加强版本：尺寸上比ATX电源大。供电能力也比比ATX电源强，常用于服务器和大型电脑；BTX一现有架构的终结者，电源输出要求、接口等支持ATX12V。
3计算机开关电源的工作原理
电源是一种能量转换的设备，它能将220V的交流电转变为计算机需要的低电压强电流的直流电。首先将高电压交流电(220V)通过全桥二极管整流以后成为高电压的脉冲直流电，再经过电容滤波以后成为高压直流电。此时，控制电路控制大功率开关三极管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着，把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使电脑工作的低电压强电流的直流电。其中，控制电路也是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值，并向控制功率开关三极管发出信号控制电压上下调整的幅度。目前的常见产品主要采用脉冲变压器耦合型开关稳压电源，它分为交流抗干扰电路、功率因数校正电路、高压整流滤波电路、开关电路、低压整流滤波电路5个主要部分。
4交流抗干扰电路
为避免电网中的各种干扰信号影响高频率、高精度的计算机系统．防止电源开关电路形成高频扰窜，影响电网中的其他电器等；各种电磁、安规认证都要求开关电源配有抗干扰电路。主要结构为兀型共模、差模滤波电路．由差模扼流电感、差模滤波电容、共模扼流电感、共模滤波电容组成：
5功率因数校正电路
开关电源传统的桥式整流、电容滤波电路令整体负载表现为容性，且使交流输入电流产生严重的波形畸变，向电网注人大量的高次谐波，功率因数仅有0．6左右，对电网和其他电气设备造成严重的谐波污染与干扰。因此，我国在2003年开始实施的CCC中明确要求计算机电源产品带有功率因数校正器(PowerFactorCorrector，即PFC)，功率因数达到0．7以上。PFC电路分为主动式(有源)与被动式(无源)两种：主动式PFC本身就相当于一个开关电源．通过控制芯片驱动开关管对输入电流进行”调制”，令其与电压尽量同步，功率因数接近于1；同时．主动式PFC控制芯片还能够提供辅助供电，驱动电源内部其他芯片以及负担+5VSB输出。主动式PFC功率因数高、+5VSB输出纹波频率高、幅度小，但结构复杂，成本高，仅在一些高端电源中使用。目前采用主动式PFC的计算机电源一般采用升压转换器式设计，电路原理图如下：被动式PFC结构简单，只是针对电源的整体负载特性表现，在交流输人端．抗干扰电路之后串接了一个大电感，强制平衡电源的整体负载特性。被动式PFC采用的电感只需适应50～60Hz的市电频率，带有工频变压器常用的硅钢片铁芯，而非高频率开关变压器所采用的铁氧体磁芯，从外观上非常容易分辨。被动式PFC效果较主动式PFC有一定差距，功率因数一般为0．8左右；但成本低廉，且无需对原有产品设计进行大幅度修改就可以符合CCC要求，是目前主流电源通常采取的方式。
6高压整流滤波电路
目前的各种开关电源高压整流基本都采用全桥式二极管整流，将输人的正弦交流电反向电压翻转，输出连续波峰的“类直流”。再经过电容的滤波，就得到了约300V的“高压直流”。
7开关电路
开关电源的核心部分．主要由精密电压比较芯片、PWM芯片、开关管、驱动变压器、主开关变压器组成。精密电压比较芯片将直流输出部分的反馈电压与基准电压进行比较．PWM芯片根据比较结果通过驱动变压器调整开关管的占空比，进而控制主开关变压器输出给直流部分的能量，实现“稳压”输出。PWM(PulesWidthModulation)即脉宽调制电路，其功能是检测输出直流电压，与基准电压比较，进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定，主要由1CTL494及周围元件组成。使用驱动变压器的目的是为了隔离高压(300V)区与低压区(最高12V)，避免开关管击穿后高压电可能对低压设备造成的危害，也令PWM芯片无需接触高压信号，降低了对元件规格的要求。
冲变压器耦合型开关稳压电源主要的直流(高压到低压)转换方式有5种，其中适合作为计算机电源使用的主要为推挽式与半桥式，而推挽式多用于小型机、UPS等，我们常见的电源产品则基本都采用半桥式变换。
8低压整流滤波电路
经过调制的高压直流成为了低压高频交流，需要经过再次整流滤波才能得到希望的稳定低压直流输出。整流手段与高压整流类似，仍是利用二极管的单向导通性质，将反向波形翻转。为了保证滤波后波形的完整性，要求互相配合实现360。的导通，因此一般采用快速恢复二极管(主要用于+12V整流)或肖特基二极管(主要用于+5V、+3．3V整流)。滤波仍是采用典型的扼流电感配合滤波电容，不过此处的电感不仅为了扼制突变电流，更为重要的作用是像高压滤波部分的电容一样作为储能元件，为输出端提供连续的能量供应。实际产品中高压整流滤波电路、开关电路、低压整流滤波电路是一个整体，虽然原理与前述基本相同，但元件个数、分布方式会有很大变化。例如采用半桥式电压变换的电源就有两个高压滤波电容，每一路直流输出对应两个整流管，各负责半个周期的输出；而采用单端正激式电压变换的电源则只有一个高压滤波电容，每一路直流输出对应两个整流管，工作时间按照开关管占空比分配。其他较为重要的部分还有辅助供电电路与保护电路：辅助供电电路一个小功率的开关电源，交流输入接通后即开始工作。300V直流电被辅助供电开关管调制成为脉冲电流，通过辅助供电变压器输出二路交流电压。一路经整流、三端稳压器稳压，输出为+5VSB，供主板待机所用；另一路经整流滤波，输出辅助+12V电源，供给电源内部的PWM等片工作。主动式PFC具有辅助供电的功能，可以提供+5VSB及电源内部芯片所需电压；故采用主动式PFC的电源可以省略掉辅助供电部分，只使用两个开关变压器。
9保护电路
电源主要的保护措施有7种：
1、输入端过压保护：通过耐压值为270V的压敏电阻实现：
2、输入端过流保护：通过保险丝：
3、输出端过流保护：通过导线反馈，驱动变压器就会相应动作，关断电源的输出；
4、输出端过压保护：当比较器检测到的输出电压与稳压管两端的基准电压偏差较大时，就会对电压进行调整：
5、输出端过载保护：过载保护的机理与过流保护一样，也是通过控制电路和驱动变压器进行的：
6、输出端短路保护：输出端短路时，比较器会侦测到电流的变化，并通过驱动变压器、关断开关管的输出：
7、温度控制：通过温度探头检测电源内部温度，并智能调扇转速，对电源内部温度进行控制；
10电源的好坏对其他部件的影响
CPU对电压就非常敏感，电压稍微高一点就可能烧毁CPU，电压过低则无法启动；而硬盘在电压不足时就无法正常工作，在电压波动大时甚至会划伤盘片，造成无法挽救的物理损害；诸如此类，不一而足。在很多情况下，主机内的配件损坏了，用户只是认为是配件本身的质量问题．而很少考虑可能是电源输出的低压直流电电压不稳所造成的。所以，输出电压的波动范围就是考查电源质量的重要指标之一。目前，一般的电源产品在空载和轻载时的表现都较好(假冒伪劣产品除外)，而重载测验才是烈火试真金的真正考验。
参考文献
篇9
关键词： 单片机控制； 高压直流电源； 隔离型Zeta斩波电路； PWM
中图分类号： TN86?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）12?0165?04
Abstract： In order to satisfy the requirements of small?size and intelligence of the high?voltage power supply， a new high?voltage DC power supply controlled by single chip microcomputer was designed， whose output voltage is 5～10 kV adjustable. The method of combining theoretical analysis with hardware circuit experiment is adopted to analyze and describe the drive circuits of high?frequency PWM （pulse width modulation） square wave generation， chopping wave and half bridge， and over?voltage protection circuit of the output power supply. The voltage?regulation principle and working principle of the isolated Zeta chopper circuit are studied emphatically. The design thought of voltage regulation based on program is proposed to implement the digital power supply. The experimental results show that the power supply is feasible， and its output voltage is stable.
Keywords： single chip microcomputer control； high?voltage DC power supply； isolated Zeta chopper circuit； PWM
0 引 言
高压直流电源在工业生产应用和实验研究得到广泛运用，如工业环境的静电除尘、医用X光机、CT机等。传统的高压直流电源大多采用工频变压器升压，再经整流滤波得到，存在着电源体积大、效率低、输出电压纹波大等缺点[1?3]。随着电力电子技术的发展，开关电源技术逐步应用到高压直流电源中，高频技术的引入大大降低了设计电源的体积，同时随着电气智能化的发展，智能电源也随之发展起来。本文设计以AT89C51单片机为控制核心智能开关电源，通过程序调节前级Zeta斩波与半桥逆变的输出电压，从而控制电源输出电压，最高输出电压10 kV。电源的特点是能实现程序完全控制输出电压，同时具有自动监测和保护功能。
1 电源结构与工作原理
本文将单片机技术与脉冲宽度调节（PWM）相结合，进行直流高压电源的逆变、调压、升压控制。电源主体由滤波整流、Zeta斩波、半桥逆变、高频升压、倍压整流、保护电路以及PWM调节控制部分组成。电源基本工作原理为：市电220 V，50 Hz输入，电压经过电磁干扰（EMI）滤波以及全波整流变为电压值约为300 V的直流电，再通过隔离型Zeta斩波电路将电压控制在200～400 V之间，之后经过半桥逆变电路将其变为高频交流电，最后通过高频变压器升压和二倍压整流电路，将其变为所设定的直流高压。其中Zeta斩波、半桥逆变的开关频率与脉冲宽度利用单片机程序控制。为了使电源工作稳定且利于调节，设计规定Zeta斩波输出电压在DC 200～400 V即控制斩波电路开关占空比在0.4～0.6之间。同时在输出端设置过电压反馈控制回路，防止程序错误，电压异常升高。图1为电源整体结构图。
2 隔离型Zeta斩波调压电路
与Zeta斩波电路相比，隔离型Zeta斩波电路将高频变压器与电感L0并联，此时前级电路电压可通过变压器将电能递到后级电路[2?5]。如为考虑升高/降低电压，则可将变压器原副边变比增大/减小。采用Zeta隔离型斩波电路的优点：相同的输入、输出电压极性；输出电压可调；输入电流低，EMI小；输入、输出电气隔离。图2为Zeta隔离斩波调压电路[6?8]。
设计隔离型Zeta电路工作在电感电流不连续模式（DCM），电路存在三种不同的工作状态：
（1） 时，S闭合，电源E向L0充电，同时中间电容C1向L1与C2供电，二极管D截至，此时通过L1电流增加，输出电压Uo增加；
（2） 时，S断开，L0向变压器原边电感充电，变压器工作并通过副边电感向C1充电，二极管D导通，电感L1与电容C2向负载供电，输出电压Uo增加；
（3） 时，S处于断开阶段，变压器转换能量结束，二极管D截至，这时电容C1与C2向电感L2与负载供电，此时输出电感L2电流上升，输出电压Uo减小。
3 控制电路的设计
控制电路以AT89C51单片机为核心，通过单片机程序控制P1.0～P1.2口的输出脉冲，即可控制斩波与逆变电路[9?11]。图5为隔离型Zeta斩波控制电路，当单片机P1.0口输出低电平时，控制脉冲通过TPL250隔离驱动Q1开通即斩波电路工作，反之输出高电平，Q1截至。
图6为单片机控制半桥逆变电路图。单片机P1.1、P1.2输出脉冲通过IR2110驱动芯片，驱动半桥开关管。当输出为低电平时，经非门转换为高电平，再经驱动芯片IR2110驱动Q2，Q3的开通，反之Q2，Q3截至。为使电源各芯片工作稳定，由两个独立的LM317精密稳压源提供各芯片工作电压，同时限制斩波与逆变的开关频率与占空比，即通过单片机控制输出端口的脉冲频率与脉冲宽度。为使电源各级电压输出在规定可调范围（斩波输出DC 200～400 V，倍压输出为5～10 kV），在各级分别设置由TL431与PC817和TL431与TLP521?1构成的光耦隔离过压反馈保护电路。当输出过压时，反馈电路工作，控制芯片中断/复位，各级引脚输出高电平Q1，Q2，Q3关闭，电路暂停工作，复位LED（D，D3）灯亮。
4 实验结果与分析
进行单片机程序控制实验，得到电源电压输出波形。图7为Zeta斩波输出电压与其驱动脉冲波形。由图7得驱动脉冲理想，斩波电路工作正常。图8为半桥驱动波形与电源电压输出波形。图8中驱动脉冲幅值与电源电压相位相差180°且有一定时间延迟（防直通）即死区时间，电源输出电压（电阻线性降压测得）纹波小，电路工作稳定。
5 结 论
本文以单片机为核心，研制了一种新型依据程序控制的智能高压直流电源。将高频引入电源设计中，有效地减小电源体积，节约电源成本；采用隔离型Zeta斩波调压电路，实现低压控制高压输出。实验结果表明，所设计电源输出电压稳定、输电纹波小、负载能力强。
参考文献
[1] 廖平，陈峰，马洪秋.基于ATmega16的智能数控高压直流电源的设计[J].高电压技术，2008，34（4）：734?738.
[2] MURTHY?BELLUR D， KAZIMIERCZUK M K. Isolated two?transistor Zeta converter with reduced transistor voltage stress [J]. IEEE transactions on circuits & systems II： express briefs， 2011， 58（1）： 41?45.
[3] SINGH B， SINGH S. Isolated Zeta PFC converter based voltage controlled PMBLDCM drive for air?conditioning application [C]// Proceedings of 2011 IEEE India International Conference on Power Electronics. New Delhi： IEEE， 2011： 1?5.
[4] BIST V， SINGH B. A brushless DC motor drive with power factor correction using isolated Zeta converter [J]. IEEE transactions on industrial informatics， 2014， 10（4）： 2064?2072.
[5] RUSELER A， BARBI I. Isolated Zeta?SEPIC bidirectional DC?DC converter with active?clamping [C]// Proceedings of 2013 Brazilian Power Electronics Conference. Gramado： IEEE， 2013： 1985?1991.
[6] CALLEGARO A D， MARTINS D C， BARBI I. Isolated single?phase high power factor rectifier using Zeta converter operating in DCM with non?dissipative snubber [C]// Proceedings of 2013 Brazilian Power Electronics Conference. Gramado： IEEE， 2013： 1?6.
[7] WORANETSUTTIKUL K， PINSUNTIA K， JUMPASRI N， et al. Comparison on performance between synchronous single?ended primary?inductor converter （SEPIC） and synchronous Zeta converter [C]// Proceedings of 2014 International Electrical Engineering Congress. [S.l.]： IEEE， 2014： 1?4.
[8] WANG L H， WEI X Y， ZHANG J H. Design of sinusoidal photovoltaic inverter based on DSP [C]// Proceedings of 2012 Asia Innovative Smart Grid Technologies. Tianjin， China： IEEE， 2012： 1?4.
[9] 张安保，刘展辰，于静，等.基于AT89C51的小功率调频调压电源设计[J].东北石油大学学报，2012，36（3）：104?109.
篇10
（重庆泰山电缆有限公司，中国 重庆 401120）
【摘 要】本文从脱气原理，脱气过程对绝缘中空间电荷影响等方面简要介绍了直流高压电缆的脱气过程。
关键词 脱气；副产物；时间；温度；空间电荷
0 引言
随着高压输电系统的飞速发展，特别是跨海峡等水下输电工程的兴建以及大城市供电亟待解决线路走廊和城市美观等问题，大功率、远距离的输电直流线路发展迫在眉睫。高压直流电缆与交流电缆之间最重要的区别就是绝缘中空间电荷的累积，经过研究发现，脱气过程对成品电缆的绝缘空间电荷效应有着很重要的影响。
公司承担了国网重点科技项目：“高压直流交联聚乙烯绝缘海底电缆”项目。由于电压等级较高，对于材料的性能及工艺的处理提出了更高的要求。
1 脱气原理
交联聚乙烯绝缘电缆采用的绝缘材料是XLPE，其采用的交联剂为DCP（过氧化二异丙苯），交联过程分为两种方式，而两种方式的副产物有以下几个：异丙苯醇、苯乙酮、甲烷。除此以外，在生产过程中，绝缘料不可能绝对干燥，在交联反应的同时会有一些副反应，会产生水。
从反应式可以看出一个-O-O-化学键(通常每个过氧化物分子只有一个)在网状结构中最多能产生一个化学交联键。其次，每个已被分解的过氧化物分子，无论其是否提供交联键，至少会产生两个副产品分子。这些副产品都包含在结构中。如果不使用外部高压(最常用热氮气)进行抑制，副产品会在熔融的绝缘中形成气泡，因此会导致局部放电和电气故障。但是在后期运行过程中，如果不将其去除，势必会缓慢释放，影响电缆的电气和机械性能，表一中给出了这些主要副产品的典型特性。
2 脱气对于绝缘空间电荷的影响
交联副产物对空间电荷的影响非常显著。研究脱气时间对电缆产品空间电荷的影响有着非常重要的意义。
根据多年的生产经验，北欧化工的绝缘料对于空间电荷的抑制有着非常好的效果，我们对其做了相应的实验.
通过实验得出以下结论：
（1）北欧化工绝缘料即使在交联情况下也能保证材料中空间电荷分布更均匀。
（2）脱气时间的长短对于改善XLPE中空间电荷的分布有着密不可分的关系，经过较长时间的脱气时间处理过后，掺杂少量的空间电荷抑制剂的绝缘料可以有效的改善XLPE复合介质内空间电荷分布。
3 影响脱气的因素
在电缆结构尺寸固定的前提下，影响脱气的主要因素为：脱气温度和脱气时间。 脱气温度越高，副产品含量降低的速度越快，效果越明显，脱气时间越长，效果越好。
大型电缆的脱气几乎都在宽敞并加热的脱气室内完成。这些装置会消耗相当多的能量，且占用不少工厂的空间。脱气室要通风良好，以避免甲烷和乙烷等可燃性气体的聚积，带来明显的安全隐患。有时，为使电缆能快速达到要求的温度，会通过对导体进行加热，来增强脱气室的加热作用。然而，实验已经证明使用导体自身加热的手段作为一种脱气方法，根本无效；因为在这种情况下，电缆外表面上较低的温度限制了解吸效果。
受自身材料因素的影响，脱气温度不能无限制的提高，经过公司多年的交流高压电缆生产经验，实际脱气中使用的温度可在50℃-80℃的范围之间，60℃-70℃是最优的温度范围。70℃-80℃的温度范围已被证实，在只针对较小的中压电缆时能可靠工作。然而，当对电缆脱气时(尤其是在高温下)，执行必须非常谨慎，以避免损伤线芯。伴随而来的绝缘热膨胀和软化已被证实会导致线芯的过度变形(致使扁平或损坏外部半导电层)。这种形变会直接导致在常规电气检测期间出现故障(无法进行)，从而使脱气的有利效果完全失去意义。另外，脱气时间和温度的不恰当设定会导致损坏(缘于温度过高)，这种损坏在常规检测期间无法被检测到，因为脱气不完全(缺陷被遮蔽)。因此，脱气温度要随着电缆重量的增加而降低，这种设定非常普遍。由与直流高压电缆的交联过程和交流高压电缆交联过程基本一致，所以这种特性同样适用于高压直流电缆。受交货期及生产周期的影响，脱气时间不能无限延长，根据不同的绝缘厚度，脱气时间一般为：5~10天。同时，经过长期经验的积累，高压电缆的脱气时间不能被简单的随厚度按比例度量。考虑到直流电缆副产物对于电缆空间电荷的影响，直流电缆的脱气时间要比交流电缆的时间长。
4 结果验证
针对高压直流海底电缆项目所生产的样品，绝缘厚度为12.0mm，采用的脱气时间和脱气温度为：15天，70℃。脱气结束后三天自然冷却。
可以看出，脱气后，电缆的性能满足标准要求，保证了电缆性能的稳定。
5 结束语
