ZD型中站5KVA電源屏磁飽和電抗器穩壓改數字補償式穩壓的探討

姚炳玉（齊齊哈爾電務段 黑龍江 齊齊哈爾 161000）

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

一、管內磁飽和電抗器穩壓器的現狀

管內還有31個車站使用由北京電務器材廠70年代設計80年代生產的ZD型5KVA中站電源屏。這種電源屏穩壓方式是由晶體管電路控制調整磁飽和電抗器直流線圈的電流大小來完成穩壓的。首先在設計上采用自耦變壓器、磁飽和電抗器工作時自身耗電量大，發熱量大，噪音大；其次隨著運用時間延長自耦變壓器、飽和電抗器的電特性下降，當外電網電壓瞬間異常波動、電壓波形中有尖峰脈沖干擾或遇雷擊時絕緣層容易擊穿等。電源屏是24小時不間斷工作的，屏中起穩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；穩壓板上的三極管也采用鍺材料的3AX81(3AX83C)型，工作時間一長，漏電流增加，工作點變化，造成輸出的穩壓電壓值變化而超過標準。再次這種穩壓方式電路復雜，故障率高，故障查找困難。為徹底解決這一問題，可將磁飽和穩壓方式改為數字補償式穩壓。

二、數字補償式穩壓器的特點

數字補償穩壓器是根據碳刷滑動補償式電力穩壓器穩壓電源的原理研制開發的一種新型高性能交流穩壓電源。該穩壓電源保留了碳刷滑動補償式穩壓器的輸出容量大、對電網不產生干擾、對負載適應能力強、無附加波形失真、穩壓范圍寬、穩壓精度高、效率高及價格低廉等優點；克服了因存在滑動觸點而使可靠性降低，以及因機械傳動而造成的動態性能差等缺點，是一種較理想的交流穩壓電源新產品。數字補償穩壓器具有適應鐵路信號供電系統線長點多，負載特性復雜，特別是電網電壓波動大、變化頻繁、沖擊干擾嚴重、負載非線性特性明顯的供電區段，更能體現出本電源安全、穩定、可靠和廣泛的負載適用性。

1.輸入功率因數高：在輸入電壓和負載變化的整個范圍內，穩壓電源本身不會產生非線性電流成分，不會對電網產生污染。

2.輸出負載適應能力強：本電源對各種非線性（強容性、強感性、沖擊性等）負載都能可靠無誤的供電。當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，穩壓電源工作不受影響。

3.動態性能好：對輸入電壓和輸出負載的突然變化，輸出電壓每步的調整時間小于80ms。節能性好，效率高，優于其它電源。

4.無機械傳動和觸點磨損，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節，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，性能價格比高。

7.當穩壓電源本身發生故障時，可自動旁路供電。

上述特點中，適應能力強、動態性能好及故障時自動旁路是在鐵路信號電源運用中需要的，因為伴隨著進路的建立或者信號（多架）開放，列車占用軌道分路等過程，用電量會發生不同的變化，特別是轉轍機在轉換道岔時，會消耗較大的功率，而其它時刻用電量很小；另外當外網電壓發生突變時，快速適應其變化在極短的時間內調整輸出電壓值，使之達到規定標準，保證信號設備正常工作。

三、改造方案

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

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、穩壓板、過壓監督板、J1繼電器（共使用三組接點：第一組4XLC勵磁電路、第二組穩壓表示燈、第四組聲光報警）、3XLC（共使用三組接點：第一組控制磁飽和調壓電路、第二組給調壓電路提供基準電壓、第三組控制高低壓監督電路）和4XLC（共使用二組接點：第一組甩穩壓，電源直供、第五組3XLC勵磁電路）交流接觸器、TA5按鈕、以及相應的配線，如圖二紅虛線部分所示，紅虛線穩壓部分為圖一中穩壓電路的等效電路。

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

（3）報警電路：用數字穩壓器中BJJ繼電器的53、63接點替換J1第四組接點。原表示及報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，具體站需實地核查后制定拆、配線表。

3.穩壓電路的使用：

（1）穩壓供電：先合K2斷路器，后合K1斷路器；（2）直供：數字穩壓器發生故障，自動轉為直供，并聲音報警；（3）維修：先斷K1斷路器，后斷K2斷路器，即可完全斷電維修數字穩壓器。

1.王瑞華 電子變壓器設計手冊 1993

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