无触点照明稳压器在核电厂照明中的应用

潘微燕，　翟光中

上海潘登新电源有限公司　上海　200060

无触点照明稳压器在核电厂照明中的应用

潘微燕，翟光中

上海潘登新电源有限公司上海200060

摘要：介绍了无触点照明稳压器在核电厂照明中的应用，使用证明，该稳压器既能保证良好的照明质量，又能延长电光源的使用寿命，还能降低核电厂的自身用电率，是一种能产生多重效益的必要的照明安全节能控制方案。

关键词：核电厂照明； 无触点照明稳压器； 交流稳压器电源

Abstract：This paper presents the application of non-contact lighting regulator for illumination in nuclear power plant. The practice proves that the regulator can ensure sound lighting quality, extend the service life of electric light source, reduce their electricity consumption rate in nuclear power plants, it is a necessary solution for lighting control featuring safe and energy saving and is capable to offer multiple benefits.

Key Words：Illumination in Nuclear Power Plant; Non-contact Lighting Regulators;

AC Stabilized Supply

核电是一种高效低碳的清洁能源，在减少环境污染、减少碳排放，以及国家能源结构的调整过程中正发挥越来越大的作用。目前，我国的核电方针也由原来的适度发展核电调整为积极推进和发展核电，同时国家正式把核电和高铁作为我国出口的两张名片，体现了国家对核电发展的重视和认可。

1核电厂照明安全与解决方案

照明是核电厂安全生产的重要组成部分，可靠高效的照明系统对于核电厂保障工作环境、提高生产效率和经济效益有着重大意义。现在的核电厂照明，虽然都已采用高压钠灯、金卤灯等高效长寿命光源，但有些区域的照明电压偏高，过高的电压会使电光源加速损坏，寿命大大缩短。同时，在核电厂中一些大型设备启停操作时，照明电压也会显著波动，并产生浪涌过电压，这既会影响照明质量，又会对电光源造成损害。

基于上述情况，在核电厂照明供电系统中，有必要采用交流稳压电源，给照明负载提供稳定的额定电压，这样既能保证良好的照明质量，又能延长电光源的使用寿命，还能降低核电厂的自身用电率，是一种能产生多重效益的很好的解决方案。

核电厂和其它常规发电厂相比，有着一系列的特殊性，因此核电厂的设计、运行等都有一系列严格的安全规范，必须遵守，核电厂的照明系统，同样应遵循相关安全规范。目前市场上的交流稳压电源，调压电路大多是机械碳刷形式，如图1所示。其调压工作原理为： 伺服电机M通过链条带动碳刷在接触式调压器TT的线圈上移动，调节稳定输出电压。这种在主电路上采用带电移动部件的结构，不能满足核电厂对于电气设备的抗振要求；同时，在碳刷调压中，碳刷磨损经常需要维护更换，碳刷与调压线圈接触不良时容易产生火花，引起高频干扰等，这些情况是机械碳刷交流稳压电源的明显缺陷。

图1　机械碳刷式交流稳压器主电路图

上海潘登新电源公司生产的SBW5B无触点照明稳压器，采用无触点调压技术，调压器件为晶闸管模块，整机无机械、无碳刷。无触点调压过程中，不会产生电弧火花。

2SBW5B无触点照明稳压器的工作原理

SBW5B无触点照明稳压器的主电路(其中一相)如图2所示，它是采用补偿式无触点交流调压技术，补偿变压器TB的副边线圈串联在主电路中，TB是调节输入电压Uin与输出电压Uout之间电压差的主要部件。

图2　SBW5B无触点照明稳压器的主电路图(其中一相)

由图2可知，不计补偿变压器TB上的电抗压降，有：

Uout=Uin±ΔU

(1)

式中：Uin为稳压器的输入相电压；Uout为稳压器的输出相电压；ΔU为稳压器一相的补偿电压。

主电路中的调压变压器TT有4个抽头，连接了8个双向晶闸管(S1、S3、S5、S7为左桥臂组，S2、S4、S6、S8为右桥臂组)。任何时候只能同时导通左右桥臂上的各一个双向晶闸管，这样就能根据输入、输出电压的变化，控制左右桥臂上的双向晶闸管形成不同的导通组合，来切换调压变压器TT的不同抽头，给补偿变压器TB提供不同的原边电压，从而改变其副边电压(也即补偿电压)ΔU的大小和极性，达到稳定输出电压的目的。

如： 假定补偿变压器TB的变压比为220/20V，当输入电压Uin下降为200V时，控制S2、S7 2个晶闸管导通，就能使串联在主电路中的补偿电压ΔU为+20V，抵消输入电压的下降值，使输出电压Uout仍保持在220V额定值。

当输入电压Uin在200～220V之间时，可控制S4、S7导通，或S6、S7导通，使补偿电压ΔU为一合适的数值，抵消输入电压的下降值，将输出电压Uout稳定在额定值。

当输入电压Uin上升为240V时，控制S1、S8 2个晶闸管导通，就能使串联在主电路中的补偿电压ΔU为-20V，抵消输入电压的上升值，使输出电压Uout仍保持在220V额定值。

无触点调压是利用晶闸管作为电压调节换档开关，晶闸管模块不是工作在移相调压状态，而是工作在开关状态，因而不会产生任何谐波。

图3是SBW5B无触点照明稳压器整机的原理框图，该稳压器主要由补偿电路、调压电路、主控板、输入采样电路、输出采样电路、输出控制电路、保护电路、旁路电路，以及浪涌防护器等单元组成。

图3　SBW5B无触点照明稳压器原理框图

其工作过程为： 当输入电压波动或负载变化时，通过各采样电路获取反馈电压，经与基准电压进行比较判断，然后由主控板输出控制信号，控制调压电路中相应的晶闸管模块导通，使补偿电路产生极性和大小不同的补偿电压，达到稳定输出电压的目的。同时，主控板还对保护电路和输出控制电路进行控制，产生相应的保护动作和输出控制动作。

在SBW5B无触点照明稳压器的输入端还安装了全模保护的浪涌防护器，能保护稳压器后端的照明设备，使其免受雷电及电网内部浪涌过电压的危害。

3SBW5B无触点照明稳压器的主要功能

(1) 自动稳压。采用补偿式无触点调压方式进行稳压；三相分别调节。

(2) 上电方式。照明稳压器设有“上电自动输出”和“上电手动输出”两种方式供用户选择。

(3) 延时输出。照明稳压器启动后，具有延时几秒，待调节完成后才输出电压的功能。

(4) 过、欠压保护。当输出电压超出额定值约±10%时，照明稳压器将自动转旁路，并发出声光报警。

(5) 故障保护。当照明稳压器部件出现故障时，照明稳压器将自动转旁路，并发出声光报警。

(6) 手动旁路。照明稳压器可手动转旁路运行。

(7) 报警、消音。照明稳压器进入保护状态时，能发出声光报警，并设有报警、消音选择开关。

(8) 雷电浪涌保护。装有全模保护40kA的浪涌防护器，可保护照明负载免受雷电及电网内部浪涌过电压的危害。

(9) 远程监控(可选)。可加装远程监控系统，以便监测、监控照明稳压器的运行。

(10) 功率因数补偿(可选)。高压气体放电灯的功率因数很低，用户可选配功率因数补偿系统，补偿后功率因数可达0.9以上。

4SBW5B无触点照明稳压器的安全性设计

为满足核电厂安全性的要求，在SBW5B无触点照明稳压器的控制电路中，部分重要电路增设了冗余部件，如“主控板”采用了并联冗余设计(两块主控板)。为保持冗余部件的独立性，进行了实体隔离和电气隔离，以使得在一块主控板发生故障时，该冗余部件能执行所要求的功能。

为满足核电厂防振安全性的要求，稳压器生产商在机柜设计与制作时，主要采取了以下措施。

(1) 采用机柜框架+加强筋的方式来增加机柜强度。

(2) 机柜框架采用对角线支撑结构，从柜顶直至柜底座。

(3) 机柜仪表盘和部件机架，均固定在机柜框架的构件上。

经过这些措施，SBW5B无触点照明稳压器通过了同济大学土木工程防灾国家重点实验室的防振检测认证。

5SBW5B无触点照明稳压器对节约电能和延长电光源使用寿命的作用

高压气体放电灯的工作特点为： 过电压运行时，电光源的工作电流也随之增大，由电功率公式P=UIcosφ可知，随着电压、电流的增加，电光源的功耗也随之增大。对于高压气体放电灯，大致可这样来估算： 电压上升5%，电流也会增加大约5%，则功耗将会增加约10%。

SBW5B无触点照明稳压器可自动将电光源的供电电压稳定在额定值，而在电网过电压时，电光源的功耗也不会增加。此外，电光源如果过电压运行，随着工作电流的增大，促使电弧管冷端温度提高，所充金属蒸气的气压增高，耗能加大，气体放电灯的寿命会大大缩短。因此，通过稳压器给电光源提供稳定的额定电压，也能使其使用寿命延长，维护、更换费用减少。

6结束语

稳定的电压有利于保证光源照度的稳定，同时延长光源的使用寿命。对于系统电压偏高的场合，还能节约用电量。因此，对于照明系统和动力系统由同相同母线供电的情况下，为了避免大电机启动时因电压波动而引起光源照度的变化，同时避免照明系统发生短路故障影响工艺设备的正常运行，可以考虑在照明系统安装稳压器。因为稳压器带有短路和接地等保护，在照明系统发生短路故障时，自动断开故障线路，能保证工艺设备的正常运行。

文章编号：1674-540X(2015)04-038-03

中图分类号：TM44

文献标识码：B

作者简介：第一 潘微燕(1980-)，女，本科，工程师，主要从事稳压器的维护工作，E-mail： 3674881@qq.com

收稿日期：2015年8月