ABBABB|ABB混合式高壓直流斷路器深度呼吸保持領(lǐng)先的維護服務(wù)電力電子器件百年發(fā)展史突破性技術(shù)PAGEPAGE10ABB土耳其幼發(fā)拉底河上的阿塔圖爾克水壩于1993年竣工。其占地817平方公里的水庫可容納48.7立方千米的水。ABB8300MW發(fā)電機，并于近期對該項目中的調(diào)速器和勵磁系統(tǒng)進行了現(xiàn)代化改造，此外還安裝一個帶遠程訪問的全新SCADA系統(tǒng)以及800xA系統(tǒng)以實現(xiàn)自動化。本頁圖中外形龐大的發(fā)電站裝有勵磁系統(tǒng)，位于垂直安裝的水輪機/發(fā)電機的上方（從發(fā)電站地面可以看到這些設(shè)備的機蓋）。本期封面圖片拍攝自意大利的SorgeniaBertonico-TuranoLodigiano聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，ABB為該廠提供了SymphonyPlus控制系統(tǒng)。礦業(yè)資源監(jiān)測與控制永遠的創(chuàng)新先鋒

ABB混合式高壓直流斷路器，實現(xiàn)可靠高壓直流輸電網(wǎng)的 同時肩負15 雙模絕緣柵晶體管 OCTOPUS-具有運動監(jiān)測、響應預報和惡劣天氣決策支持功能的 突破性技術(shù)Prith

ABB幾乎所有的產(chǎn)品，是真正的通用型技術(shù)。ABB一直在努力地推進開關(guān)能的。有時，全新的或顛覆性的技術(shù)突破會決。ABB憑借混合斷路器解決了這一系列2012年度最重要的十大科技里程碑之一。本期《ABB評論》開篇文章便以混合ABB最新的、應用于混BIGT。在繼續(xù)討論

于應用的討論文章也計劃安排在下期雜志本期《ABB評論》還涉及到了其他主題，ABB在刊的名稱已改為《ABB評論》，目的是統(tǒng)一所有語言版本的名稱，提高認同度。此《ABB評論》仍將一如既往地堅持為您提ABB擔任首席技術(shù)官的任期將滿，在這里我要跟大家說一聲再見，相信《ABB評論》一定能繼續(xù)帶領(lǐng)大家了解公 ABB突破之舉！突破之舉！ ABB突破之舉！ABB混合式高壓直流斷路器——實現(xiàn)可MAGNUSCALLAVIK、ANDERSBLOMBERG、JüRGENH?FNER、BJ?RNJACOBSONABB及其前身率先開發(fā)出HVDC（高壓直流輸電）技術(shù)，大大降低了遠距離輸電的損耗。迄今為止的所有高壓直流輸電線路全部采用點到點連接。如果每條線路能夠設(shè)置兩個以上的終端，該技術(shù)的應用范圍將大大拓寬，并使現(xiàn)有線路最終發(fā)展成為高壓直流輸電網(wǎng)。但是，業(yè)界還需要適合的斷路器來滿足該類輸電網(wǎng)電壓等級和所需的開關(guān)速度、并將損耗控制在允許范圍內(nèi)，這一類斷路器的空白阻礙了高壓直流輸電上述拓撲的實現(xiàn)。這一狀況在ABB推出全新高壓直流斷路器后得到全面改觀。ABB混合式斷路器是ABB發(fā)展歷程中最重要的創(chuàng)新111b1a藍色點代表高壓直流輸電網(wǎng)中的換流 1c工作原需要等待高壓直流輸電網(wǎng)的全面??現(xiàn)。目前，大多數(shù)輸電方案為HVDC來提高交流網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。發(fā)生故障必須在5毫秒內(nèi)清除，否則連遠在200公里之外的換流站都會受其影

壓直流輸電網(wǎng)來說是遠遠不夠的[2]較短的故障排除時間意味著可以降低避雷器的耗散功率要求，但需要避雷器具備較高的電壓水平。

30%左右。1a所示。帶的電路如圖1b所示，開斷過程中的暫態(tài)響應如圖1c所示。發(fā)生故a總電流分支（電流流動時）bc負載轉(zhuǎn)換開關(guān)（基于半導體defgh間和最大電流開斷能力既定的情況2ms（基于半導體的高壓直流么在一個320kV（最大過電壓為10%）中，對應于100mH2kA

壓直流斷路器2d。隨著分支線路2a320kV的kV范圍斷路器相同的水平，即傳輸功率的主半導體高壓直流斷路器2d由避求。故障排除后，隔離斷路器2g

除了功率轉(zhuǎn)換，高壓直流換流站同時還可以通過無功功率控制來提高交流網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。前攝轉(zhuǎn)換動作taLCS斷開（LCS：負載轉(zhuǎn)換開關(guān)bcde 22k12010...44.4測試中的 4.43480kV5IGBT機械開關(guān)2b在零電流條件下斷帶有輕量級觸點系統(tǒng)的隔離開關(guān)實關(guān)不需承受最大極間電壓（

于避震器組的能量耗散能力?3d。

1.5p.u.的電壓。組保護水平?jīng)Q定）。Thomson傳動裝混合式高壓直流斷路器采用前攝控

混合式高壓直流斷路器采用前攝控制，因此當隔離開關(guān)的斷開時間小于選擇性保護所需的時間時，能夠補償快速隔離開

主高壓直流斷路2d由多個高壓直流斷路器單元組成，在開斷過程中，各單元采用獨立的避雷器組將其最大電壓2e限制在特定水平上。每個高壓直流斷II前可以采用限流模式運行3c。主

間啟動——啟動時間通常小于0.2毫在一個額定電壓320kV，額定電流2kA

件4，其中兩個用于切斷正反方向20IGBT障時確保穩(wěn)定的短路故障模式。各IGBT模塊均帶有獨立的電壓關(guān)斷型1,000-800-600-400-2000200400- )

機械開關(guān)在零電流條件下斷開，且電壓應力較低，因此可以通過帶有輕量級觸點系統(tǒng)的隔離開關(guān)實現(xiàn)。))在負載轉(zhuǎn)換開關(guān)2c的設(shè)計中，每個電流方向配置一個IGBT高壓直流求。IGBT模塊之間采用并聯(lián)連接，提流。此外，串聯(lián)連接的冗余IGBT高33IGBT

IGBTs[6]的電流開斷能力5。隨IGBT高壓直流斷路器單元的最大電流型安全操作區(qū)）。IGBT串聯(lián)的高壓直2μs之內(nèi)將線路電流300V/μs。零保均等電壓分20IGBT

布不受所用IGBT模塊開轉(zhuǎn)換特性公差的

IGBT高壓直流斷路器位置兩端的總電IGBT10kA7ABB150kV Q42Q22成功的設(shè)備級和組件級試驗證實了各組件的性能。完整的混合式高壓直流ABB測試中心的試驗機得以驗證。

高電流通過時，IGBT的飽和電流將立即導致整個IGBT模塊發(fā)生壓降。在一次故意破壞性試驗中，IGBT模塊內(nèi)使用壓接式IGBT可以形成可靠的短路，避免了故障IGBT模塊的機械損壞。測試過程中只有一個IGBT模塊7。C1充L1，以確保在短路故障過Q5引發(fā)。典型的測試結(jié)果如圖所示8。經(jīng)測9kA。電元的電壓超過120kV。因此，一個80kV1GVA。此外，在高壓直流斷路器單元中，只有單獨的IGBT高壓3.3kV10%的均壓分

測試人員進一步擴大了主斷路器測試設(shè)置，用以驗證整個混合式高壓直流斷路器的概念。隨后安裝了第二個電容器組和大型電抗器，將線路電流上升率限制為高壓直流輸電網(wǎng)的典型值，此外還在系統(tǒng)配置中納入了超快速隔離開關(guān)和負載轉(zhuǎn)換開關(guān)。ABB測試中心的試驗9。9kA最大額定故障電流是雙模式絕緣柵晶體(BIGT技術(shù)的引進將使壓接式模塊的開斷容量增加一倍。8模塊化IGBT高壓直流斷路器單元驗證 9混合式高壓直流斷路器系統(tǒng)驗證12012020*0.888092,500100)250μs延遲 2ms延遲 時LCS斷 UFD斷 (2在實際的高壓直流輸電線路中測試該斷路器是我們的下一步計劃80kV單向(BIGT)[7]到IGBT芯片中，這一創(chuàng)新結(jié)果將使（還可參閱本期《ABB1923頁中的“二合一芯片”）。320kV且額定電流2kA

MagnusCallavikABB電網(wǎng)系統(tǒng)AndersABBJürgenH?fnerABB電網(wǎng)系統(tǒng)Bj?rnJacobsonABB電網(wǎng)系統(tǒng)

E.Koldby,M.Hyttinen“ChallengesontheRoadtoanOffshoreHVDCGrid,”(NordicWindPowerConference,Bornholm,Sept.?.Ekstr?m,H.H?rtel,H.P.Lips,W.D.Kind“DesignandtestingofanHVDCcircuitbreaker,”(Cigrésession1976,paper13–06)C.M.Franck“HVDCCircuitBreakers:AReviewIdentifyingFutureResearch(IEEETrans.onPowerDelivery,vol.26,pp.998–1007,April2011)J.Magnusson,O.Hammar,G.Engdahl“ModellingandExperimentalAssessmentofThomsonCoilActuatorSystemforUltraFastMechanicalSwitchesforCommutationofLoadCurrents,”(InternationalConferenceonNewActuatorsandDriveSystems,Bremen,14–16Juni2010)G.Asplund“HVDCswitchforcurrentlimitationinaHVDCtransmissionwithvoltagesourceconverters,”(EuropeanPatentEP0867998B1)S.Eicher,M.Rahimo,E.D.Schneider,A.Kopta,U.E.Caroll“4.5kVPressPackIGBTDesignedforRuggednessandReliability,”(IAS,Seattle,October2004)M.Rahimo,A.Kopta,U.J.Vobecky,R.Schnell,S.KlakaBi-modeInsulatedGateTransistor(BiGT)Apotentialtechnologyforhigherpowerapplications,”(Proc.ISPSD09,p.283,J.H?fner,B.Jacobson,“ProactiveHybridHVDCBreakers–AkeyinnovationforreliableHVDCgrids,”(CigréBologna,Paper0264,2011)開辟斷路器領(lǐng)域的同時肩負15座大型發(fā)

開辟斷路器領(lǐng)域的新天地開辟斷路器領(lǐng)域的新天地PAGEPAGE16ABB1件——斷路器也必須隨之發(fā)展。其

全面的近區(qū)故障開合能力，無需使盡可能減小反作用力（對建筑物和路器必須應對1A

此類操作的特點是通過斷路器觸頭的電流相對較小，但電壓較大，因此對動態(tài)電壓的耐受能力要求較高。電壓耐受能力應高于斷路器分斷時電網(wǎng)中的上升電壓。這就像是觸點分離與瞬態(tài)電壓上升之間展開的一場競賽。為了保證不發(fā)生電壓中斷，斷路器必須在這場競賽中勝??，這一點十分重要，否則電壓上升會導致變電站元件鑒于此，ABB420kV電新滅弧室必須符合最新的IEC和ANSI/IEEE國際標準，并滿足世界各

kA的電流；要承受較大的電壓波動，例如快速的電壓上升和長期交流應力；要進行日常的開合操作以及緊急開斷短路電流；

減少斷路器元件數(shù)量和低操作功將意外停電風險降至最低。此外，小型斷路器還能夠降低成本和空間要求。都將繼續(xù)增加，有望達到5kA的標63kA（50Hz60Hz頻率）縮小隔間尺寸（整個隔間應能夠裝

輸電線路電壓的不斷增加是高壓技術(shù)新品研發(fā)的一大推動力。最新的斷路器是如何應對新挑戰(zhàn)的呢？項目目標是研發(fā)一420kV電器，電網(wǎng)標稱額定5kA且額定短路電流為63kA22

滿足，針對??現(xiàn)一小部分（7-30％）額定短路電流以及恢復電壓（電流開斷后終端中??現(xiàn)的電壓）升率極高的情研發(fā)人員對新材料和新生產(chǎn)技術(shù)進行了評估，目的是尋找成本能夠與傳統(tǒng)產(chǎn)品相媲美的產(chǎn)品。

形。為了承受如此苛刻的應力，斷路器必須在電流中斷后非常迅速地建立起較高的動態(tài)電壓耐受能力。這意味著必須盡可能迅速

ABB在開發(fā)新斷路器時結(jié)合了以上測試設(shè)計的全面實驗室評 4斷路器的體積大幅縮5瑞士的首臺該類設(shè)備：舊設(shè)備（右）與新設(shè)備（左）分閘速度快（使用標準的低能耗液空載壓力聚積和最大壓力聚積比率較低（從而使短路開斷期間滅弧氣由于降低了某些部件的速度，移動由于能夠限制所產(chǎn)生的最大壓力，這一解決方案的反作用力極小，是其它任何解決方案所無法企及的，從而大大降低了物理基礎(chǔ)設(shè)施的成本。

因此即使在更高的不對稱性水平下，最大壓力聚積也不會導致滅弧在開發(fā)過程中，研發(fā)人員主要依靠仿真軟件來模擬電流分斷期間的不同物理效應，如流量、壓力聚積、電場12。并采用有限元(FEM)工具來輔助機械分析。他們在測試對象上安裝了各種測量傳感器，用于獲取數(shù)據(jù)，由此實現(xiàn)仿真工具的改進和交叉檢查。除此之外，他們還進行了大量測試，以確定測試設(shè)備的極限。在開發(fā)新斷路器的同時，研發(fā)人員還對新材料和先進生產(chǎn)技術(shù)進行了評估，目的是尋找成本能夠與傳統(tǒng)產(chǎn)品相媲美的產(chǎn)品?3。與前幾代斷路器相比，此次研發(fā)項目操作功降低50%

操作功降低50%、隔間體積減小50%且六氟化硫用量減少30%。6所需操作功對比（相關(guān)單元7開關(guān)方案（相關(guān)單位中的軸）6所需操作功對比（相關(guān)單元7開關(guān)方案（相關(guān)單位中的軸）。開關(guān)特性符合最新的IECIEEE標操作功（相關(guān)單元30%4?(GIS隔間體積減小50%(301ELK3-2,147ELK3-1)5。GIS進一步減小該隔間的體積。改進后，這一工作間將能夠裝入標準集裝箱進行運輸，在緊急情況下還可用作集裝箱式變電站（曾在2012側(cè)驅(qū)動，近五倍）的兩倍6。

能量需求?7。式開關(guān)裝置(PASS應用以及GIS。23GW15個核電站HelmutHeiermeierRetoKarrerABB二合一芯片二合一芯片PAGEPAGE20ABB二合一芯片雙模絕緣柵晶體管MUNAFRAHIMO,LIUTAURASSTORASTA,CHIARACORVASCE,ARNOSTKOPTA(VSC)常只導通單向電流。但是，帶感性負載的VSC電路拓撲

系統(tǒng)開辟道路，同時還將簡化制造工藝。就IGBT1技術(shù)而率器件和特殊應用。ABB的BIGT（雙模絕緣柵晶體管）第一個集成步驟：逆向?qū)↖GBT(RC-發(fā)射發(fā)射 MOSMOSRC-p+n+n-nn+p+及特殊應用。另外，IGCT3

力，在IGBT短路電流和二極管的浪涌電流5下具有更??的故障狀態(tài)性效果。另外，該器件在IGBT模式和

管的典型面積比為2:1。這些限制基本上都是在現(xiàn)代低損耗IGBT設(shè)計面世后確立的。增加二極管面積并不是一項首選的解決方案，并且始終受封裝設(shè)計空間的限制。因此，增加IGBT和二極管元件功率密度這一任務(wù)的重點轉(zhuǎn)向了集成IGBT和二極管的解決方案，也就是我們通常所說的逆向?qū)↖GBT雙極型器件已經(jīng)采用了單片集成技術(shù)，但其中的IGCT和二極管需要完過去幾年，ABB研發(fā)工作的核心目標是將大功率IGBT和二極管結(jié)構(gòu)完用領(lǐng)域是主流的硬開關(guān)逆變器4。新

為了實現(xiàn)IGBT與二極管的功能集成，BIGT同時采用了多項現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)。

(RC-IGBT)直到最近，RC-IGBT的使用一直1,200V電壓等級以下用于二極管要求較低的專用軟開關(guān)緣柵晶體管(BIGT)。第一個原型器件的額定電壓高于3,300V，表現(xiàn)??的整體性能。BIGT采用了最新的IGBT設(shè)計理念，同時這一結(jié)構(gòu)中完管。除了功耗和尺寸的影響外，BIGT技術(shù)使器件在兩種操作模式下ABBBIGT將逆向?qū)ǘO管的功能集成到半導

BIGT單芯片技術(shù)的真正實現(xiàn)將為未在采用IGBT模塊的現(xiàn)代應用中，二可用面積有限造成的：IGBT與二極

IGBTI–V特性中的夾斷轉(zhuǎn)折6現(xiàn)象——MOSFET短路效應IGBT通態(tài)與二極管反向恢復損耗IGBT與二極管軟度的折衷——硅MOSMOSMOSMOSRC-p+陽極 n+短間BIGTMOS發(fā)射 n+絕緣 p+試點陽極p+n+ n-nn+p+

過去幾年，ABB研發(fā)工作的核心目標是將大功率IGBT和二極管結(jié)構(gòu)完全上。–(SOA)——電荷均勻性在過去幾年中，ABB在解決上述問題的研發(fā)工作中得??一種先進的RC-IGBT設(shè)計理念——BIGT。BIGTBIGT概念基于兩個集成步驟。第一個集成步驟如圖n1。IGBT與二極管共用一個單一結(jié)構(gòu)。在集電極側(cè)，IGBTp+陽極層中引入了交替的n+摻雜區(qū)作為陰極觸點，用于內(nèi)部二極管工作模式。IGBT陽極（p+區(qū)）與二極管陰極（n+區(qū)）的面積比決定了集電極區(qū)域中IGBT模式和在二極管導通過程中，p+區(qū)處于無能。但另一方面，作為IGBT工作模式下的陽極短路點，n區(qū)對IGBT短路的結(jié)果之一。這被視為IGBT模式I-V特性中的負阻區(qū)。當器件采用

中引入較寬的p+區(qū)得以控制甚至消除，這一結(jié)構(gòu)也被稱為引導IGBT。BIGT概念便是從這一設(shè)計方法中延伸而來。從原理上來說，BIGT是一了一個RC-IGBT和一個標準2好的熱分布，并降低電流的不均勻性。此外,在確保獲得較大的RC-IG-BT區(qū)的前提下，引導區(qū)在芯片中被設(shè)計得盡可能大。p+區(qū)和n+區(qū)以替狀分布，以確保IGBT導通時從引3為了實現(xiàn)IGBT與二極管的功能集成，BIGT同時采用了多項現(xiàn)有技術(shù)(SPT)緩沖層和增強型平面柵元胞概念7。除了眾所周知的魯棒性和低損耗特性，SPT最佳摻雜分布有助于顯

IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是一種電壓控制型半導體開關(guān)，廣泛用于電力電子領(lǐng)域。MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）是一種可以用于開關(guān)和放大應用的半導體器件。MOSFET開關(guān)應用的功率通常低于IGBT。IGCT（集成門極換流晶閘管）是一種經(jīng)過優(yōu)化的GTO（門極可關(guān)斷晶閘管），這一器件中集成了一個柵極驅(qū)動，適用于硬開關(guān)。欲了解不同半導體技術(shù)的更多背景信息，請參閱本期《ABB評論》第64–72頁“從汞弧到混合斷路器的演進之旅”。硬開關(guān)是電流的導通/dv/dtdi/dt浪涌電流承受能力指一個器件承受突然??現(xiàn)的短路電流峰值（遠遠超過器件本身額定電流范圍）IGBT的通態(tài)電壓在導通狀態(tài)下??現(xiàn)短暫峰值，如圖9所示。參見《ABB評論》2008年第3期第19–24頁HiPak6× HiPak6× -7-6-5-4-3-2-10123456 - - 810113BIGT56.5kV/600ABIGTHiPak146.5kV/600ABIGTHiPak166.5kV/600ABIGTHiPak1IGBTHiPak1HiPak6×n+區(qū)（陰影 p+區(qū)（高亮 試點IGBT BIGTBIGT6.5kV的模塊級驗證。

用，避免對IGBT性能產(chǎn)生負面影發(fā)人員還設(shè)計了精確的局部p阱壽命(LPL)控制工藝（2所示）以優(yōu)化IGBT通態(tài)與二極管逆向恢復損極短路點設(shè)計，BIGT展現(xiàn)了一系列BIGTBIGT技術(shù)初步計劃用于高壓器件，目前已經(jīng)通過了額定電壓為3.3kV6.5kV模塊級驗證。這些模塊級驗證采用了近期研發(fā)的6.5kV標準HiPak1(140130)，額定電流為600A?4。傳統(tǒng)的IGBT/二極管基板通常只能

安裝四個IGBT和兩個二極管，而新的基板現(xiàn)在能夠布置六個BIGT芯片，每個芯片都能夠完全地運行于IGBT模式或二極管模式。HiPak1模塊包含四個BIGT基板，共有24個BIGT芯片，能夠真正取代通常包含六個基板，總共有24IGBT12個二極管的大型HiPak2IGBT模塊(140×190)BIGT的優(yōu)勢。較大的標準IGBT模塊還有另一缺點，那就是二極管面積較小。二極管面積通常是整流器工作模式以及浪涌電流承受能力的一個限制因素。另一方面，較大的HiPak2BIGT模塊總共可以納入36BIGT芯片，900A。BIGTHiPak1模塊分別在靜態(tài)條件與現(xiàn)有工藝IGBT模塊的測試相類似。BIGTIGBT模式和二極管模式下的通態(tài)特性如圖5所示。0456789101176.5kV/600ABIGTHiPak1模塊二極管模式 96.5kVBIGT基板在二極管模式下的浪涌電流 -024681012141618電壓（伏基于這些試驗結(jié)果，04504567891011

f輸??

在軟硬開關(guān)條件下均超越現(xiàn)有的一流IGBT和二極管，同時達到當前功率器件嚴格的魯棒性標準。圖?10顯示了6.5kVBIGTHiPak1模塊和HiPak2模塊在逆變器模式下的模擬輸??電流性能與當前HiPak2IGBT模塊的對比（125°C）。由于BIGT模塊中可用的二極管面積較大，因此BIGT整流模式輸??電流仿真將提供更高的電流承載能力。BIGT技術(shù)將打破二極管的性能局限，為未來幾代的系統(tǒng)設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)，為其提供更高的功率密度和??的整體性能。額定電流為600A時，兩種工作模式下，溫度為125°C時，通態(tài)壓降4.2V。另外，在兩種工作模式

SOAIGBT和二極管的關(guān)斷波形。BIGT關(guān)斷波形所顯IGBT二極管模塊更平滑。在任何條件下，BIGT??振蕩或夾斷的HiPak2BIGT模塊總共可以納36BIGT芯片，額定電流高達900A。

8還顯示了BIGT在標稱條件下的導通行為。測試模IGBT和二極管總開關(guān)損耗在10焦耳范圍并聯(lián)。這是因為BIGT結(jié)構(gòu)中采用了母線電壓設(shè)為3,600V，而在進行SOA特性表征時，此電壓要增加至4,500V125°C的溫2.2，柵220nF

內(nèi)，這一結(jié)果近似于電流標準為6.5kV/600AHiPak2IGBT模塊。力的最后通過測量結(jié)果，電流高達3,000A。從圖中我們能夠清楚地看到，BIGTHiPak1所提供的浪涌性能HiPak2IGBT/二極管所無法

MunafRahimoLiutaurasStorastaChiaraCorvasceArnostKoptaABB半導體導納原理——使故障保護更簡單ARIWAHLROOS,JANNEALTONEN,PRZEMYSLAWBALCEREK,MAREKFULCZYK的網(wǎng)絡(luò)。補償線圈的補償作用可以在發(fā)生接地故障時，將由系統(tǒng)產(chǎn)生的容性電流降低到接近于零，同時使故障減輕，以至于自行消除，從而避免了跳開斷路器而導致用戶停電的。正因為如此，越來越多的中壓電網(wǎng)都在轉(zhuǎn)為通過補償線圈接地。然而，對于傳統(tǒng)的接地保護原理來說，補

償網(wǎng)絡(luò)中很小的故障電流是一項極大的挑戰(zhàn)。2080年代初，一種基于中性點導納測量的接地保護替代方案在波蘭誕生。與傳統(tǒng)方法相比，這一新原理既簡單卻又實用，除了擁有眾多優(yōu)點外，還適用于所有類型的非接地網(wǎng)絡(luò)和補償型網(wǎng)絡(luò)，甚至連分布式補償?shù)酿伨€也不例外?，F(xiàn)在，中性點導納接地故障保護功能已經(jīng)在ABB的RELION?產(chǎn)品REF615，REF620REF630中得以應導納原理——使故障保護更簡單導納原理——使故障保護更簡單PAGEPAGE26ABB1Y、IS世紀初，Waldemar發(fā)現(xiàn)，通將主變壓器中性點

-點導納保護也是基于剩余電流(I0)和(U0)的基波分量。但是，該(S0U0I0)作為動作量，而是基于中性點導納的測量值Y0

臨時接地故障是大

Y0

I0=G+j?B,人們將這些電感元件稱為彼得森線各地的中壓(MV)配電系統(tǒng)中得到了

部分停電故障的根源所在。使用補償線圈可以大大降低停電頻率，從而提高電網(wǎng)的可靠性和供電質(zhì)量。原理）或剩余功率（Wattmetric原性點導納-原理的替代方案在波蘭誕

在以上公式中，GB為電納。導納測量值與已知的系統(tǒng)參數(shù)直接相關(guān)，即電網(wǎng)的分流電阻、電容和電感。中性點導納的電阻部分——電導G與系統(tǒng)的分流電阻和損耗相對應，而虛數(shù)部分——電納B則與系統(tǒng)的并聯(lián)電容和并聯(lián)電感相對應。上述數(shù)值是電網(wǎng)接地保護分析的基礎(chǔ)，通(DMSs)中。監(jiān)測I0和U0比率（即中性點導納）I0U0補償網(wǎng)絡(luò)能夠提高供電的可靠性，但同時也加大了實施接地故障保護的難度。2080年代在波蘭誕生的新方法是如何打破這一窘局的呢？2(2a)(2b)YIYY2a HV/MVYY2b內(nèi)部故障 饋線范圍之Y中央補 相對地電容和分流損 分布式線下降時，這一比率保持不變[1]。這護的動作兩基于剩余電流或剩余功率，會隨故障電阻的增加而大幅減電阻值較高的情況下?1。

圈的電感相加的和成正比?2。網(wǎng)絡(luò)的中性點導納總值YBgtot。這一線的總導納YBg線以外的補償線IoUo比率（即導納）的主要優(yōu)點是，在理想的情況下，其結(jié)果不會受故障點故障電阻的影響。

圈導納YCC或相鄰饋線中的導納YBgCC相加的總和。導納實測值的實數(shù)部分始終為正數(shù)，但是虛數(shù)部分（即電納）的正負值取決于補償線圈的調(diào)節(jié)。通常情況如果在受保護饋線之外發(fā)生故障，那么導納測量值等于受保護饋線總中性點導納的負數(shù)-YFdtot。這一導納值是受保護饋線各相導線的總導納YFd與受保護饋線中補償線圈的導納值YFdCC（如果有的話）的總和。導納測量值的電阻部分等于饋線的分流電阻損耗以及受保護饋線中分布式線圈的損耗。虛數(shù)部分與饋線的各相對地

IEDIEDY>IEDIEDY>Y>Y>IEDIocosphi原理和兩個保護階I>I>IED–ImImImImRe(YRe(YGRe(Yabc3。導納原理適用于所有類型的高阻抗接地網(wǎng)絡(luò)，甚至包括帶有分布式補償?shù)酿伨€。

[2]。可與傳統(tǒng)保護原理配合使用?4。空線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中，在線路無故障

中性點導納原理可以避免測量結(jié)果受到網(wǎng)絡(luò)不對稱性的影響。從保護角度來看，諧波所帶來的問題完全可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐豁梼?yōu)勢。

設(shè)備(IEDs)可以輕松實現(xiàn)[1]。地故障檢測。ABB就這一課題與芬蘭10k[2]。的接地故障的靈敏度和安全性。此

AriWahlroosJanneAltonenMarekABBPrzemyslawABB研究院A.WahlroosandJ.Altonen,“PerformanceofnovelneutraladmittancecriterioninPrague,2009.A.Wahlroos,J.Altonen,“Practicalapplicationandperformanceofnoveladmittance-basedearth-faultprotectionincompensatedMV-networks,”CIRED,Frankfurt,2011.A.Wahlroos,J.Altonen,“Compensatednetworksandadmittance-basedearth-faultprotection,”inseminarMethodsandTechniquesforEarthFaultDetection,IndicationandLocation,Espoo,Finland,干凈的接觸干凈的接觸PAGEPAGE30ABB用于供電回路通斷和馬

GUNNAR百多年低壓設(shè)備生產(chǎn)歷史的ABB是這一事實的見證者。現(xiàn)在，創(chuàng)新思ABBAF系列接觸器。ABB新的接觸器用來啟動

ABB在全新接觸器中結(jié)合了專用軟件和電子電路與專門設(shè)計的磁鐵，使其能夠快速產(chǎn)生較大的接觸力。?2。和停止各種電氣體設(shè)備。最常用的是三極接觸器，用于在三相電力系統(tǒng)中接通和斷

后置式電路有助于和其他開關(guān)裝置的組合，并且還能防止主電路電纜發(fā)生屏蔽。是裝有多種能提高分斷性能的滅弧1。

種做法是不可行的，為此，ABB2a采用前置式主電路的老式接觸 2b采用后置式主電路的新式接觸

這些電控接觸器在價格上能夠與傳統(tǒng)接觸器相抗衡。通過采用電子控制電路來改善接觸設(shè)計新的電磁系統(tǒng)來增大觸點接觸調(diào)整觸頭材料的成分和加工工藝實小，觸頭彈跳帶來的問題不是太嚴觸頭接觸不緊密往往發(fā)生在彈跳之后，當觸頭通過大電流時3，觸頭通常應該是在正確的良好接通的位

離力。為達到這一目的，ABB在全新然而，接觸器控制電路與線圈和電磁鐵在一起，會導致接觸器各相之間負載不平衡，其原因是控制電路電源通常取自于主回路，并且某一時刻的同步會發(fā)生在切換的瞬間和相電壓之間，因此各觸頭無法獲得均勻分布的在銀和氧化錫的混合物中加入摻雜劑可以得到一種良好的接觸器材料。

電壓（伏3a電壓（伏的。ABB通過內(nèi)置的軟件和電子技術(shù)電壓（伏應用中發(fā)現(xiàn)，銀鎘合金有較好的性

種材質(zhì)非常關(guān)鍵，ABB在其生產(chǎn)過程的接觸器產(chǎn)品，ABB開展了大量細致

電子電路提供了運動測量和控制，最大限度減少了振動。

–ABBAF接觸器采用一由微處理器控制的專利電路，無論是否存在電壓波動都能確

–通常，大多觸頭打開，實現(xiàn)主回路的分斷5。還沒有人提??更有競爭力的替代方案，ABB

流控制電壓，例如此時必須有一個體積大而且復雜的電磁鐵以保持交流電在過零點時的 控制回路電路大、功耗高，尤其是動靜電磁鐵吸合表面必須平整，對ABB的軟件和電子器件能夠在各相之間均勻分配負載，并可均衡觸頭上的侵蝕程度。

圓柱形磁鐵部 7帶有平整度公差要求極高。在重載應用中，尺寸可能會發(fā)生變化，導致吸ABBAF系列接觸器使用了由微解決交流過零點的問題。AF系列接觸在較小規(guī)格的AF接觸器中，電磁部圓錐形6。

接觸器。在較大規(guī)格AF接觸器中，GunnarABB低壓產(chǎn)品深度呼吸深度呼吸PAGEPAGE36ABB深度呼吸MICHAELLUNDH,JANNYQVIST,MATS201081033700米深的礦井里，全世界為之震驚。他們的困境

10萬兆瓦時，這相50%。

天，地下礦井通常會達到25003600米。這個距離和玻利維亞拉巴斯

10萬兆瓦時，這相當于總50%。新鮮空氣必須分配到礦井人員所在的生產(chǎn)區(qū)，而進入礦井的空氣可能需要加熱或冷卻。

三分之一的銅產(chǎn)自地球上最干旱的沙漠-智利阿塔卡馬沙漠。圖片提供：?2013MichaelVogel。

柴油驅(qū)動設(shè)備及爆破所產(chǎn)生的一氧化碳、氮氧化物和二氧化碳等有害氣體會污染地下空氣，當然也可能在地下遭遇氡氣和甲烷（特別是煤礦之中），因此地下礦井需要正確的通風，以確保健康的工作環(huán)境?1。通風的目的是將新鮮空氣分散到礦井人

ABB現(xiàn)在提供一種獨特的方法，讓整礦井通風控制功能概 通過基于運行數(shù)據(jù)空氣需求確定 空氣分配確定 高級過程控制已成功應用在多個領(lǐng)域，例如已應用于化學過程和精煉

[2]。ABB礦井通風新方法就是由模型預期??產(chǎn)，已經(jīng)開采過多變量模型描述了風扇的速度變化如何影響空氣流量和風扇上的壓力。

的隧道在不斷關(guān)閉。礦井在不斷開發(fā)時新的風扇和通風管道也在不斷增加。另外在發(fā)生爆破后，還存在始料不及(MPC)[1],這一技術(shù)的起源可2070年代。

ABB礦井通風新方法和目前使用的按得來自于特定場所??現(xiàn)的車輛和人優(yōu)化的風扇速度取決于各個空氣通路中的空氣需求，風扇性能和驅(qū)動風扇的電機的性能。

QP差壓傳感器P壓力傳感器TCONO可能發(fā)生滴漏（大小未知500500670670720720820NOCO8208908901,0801,080路需要把流量控制在盡可能低的水第二等級功能是通過優(yōu)化風扇（

氣流調(diào)節(jié)器開放角度（如果存在的能帶動礦井中空氣的風扇）速度來確 氣調(diào)節(jié)器角度用作分布式控制系統(tǒng)(DCS)較低等級控制器的設(shè)置點。

確定風扇速度和空氣調(diào)節(jié)器角度的目的是，在滿足空氣需求的同時將通風的實際總功率降到最小。4--還影響著其它空氣通路中的空氣流以及因爆破意外產(chǎn)生的新空氣通路Q=p=E=Q是測量空氣流量矢量，p

控制目的是使各個空氣通路保持所希望的空氣流量，同時把風扇功率降到最低。扇上壓力矢量，是風扇速度矢量，E是風扇功率矢量。表示兩個示例之間的變化。Hq、Hp和He矩陣中各被控場所的氣體濃度和/或空氣隨時都有車輛進入和離開生產(chǎn)區(qū)域，這意味著通向這些生產(chǎn)區(qū)域的空氣通路中的空氣需求也在發(fā)生變化。

路，它的空氣流量必須超過所需流Qlo≤Q(k)≤plo≤p(k)≤

該礦井的示意圖請見?3。礦井的被5001080米深線代表進來的新鮮空氣，棕線代??去的污染空氣。在每個等級中以及各等級之間的進口隧道中，利用超聲流量傳感器測量空氣速度。傳感器的位置在示意圖中標注了一個Q。此外，還測量了每個風扇的靜態(tài)壓力上升情況。隨時都有車輛進盡管礦井本身在不斷開發(fā)、演變，礦井也能不間斷地從高效生產(chǎn)中獲益。

入和離開生產(chǎn)區(qū)域，這意味著通向這些生產(chǎn)區(qū)域的空氣通路中的空氣需求也在發(fā)生變化，而且當lo≤(k)≤ABB按需通

6顯示風扇功率降低的模型運行圖 對工作環(huán)境也有好處，那里獲得了最符合場所需要的空氣流量。6b

可以根據(jù)礦井不斷變化的工作條件 通過反饋控制達到強勁可靠的自動-6cABB800xA5。此圖顯示了系統(tǒng)如何將三等級求的階躍變化（灰實線），以及如求的階躍變化（深桔黃實線）。6。

保持相同空氣流量的同時，可減少30%50%功率。–根據(jù)當前空氣質(zhì)量需求進行調(diào)節(jié)，

MichaelLundhJanNyqvistMatsMolanderABB企業(yè)研發(fā)部Qin,S.J.,andT.A.Badgwell,(2003),Asurveyofindustrialmodelpredictivecontroltechnology,ControlEngineeringPractice11(2003),p.733–764.Ljung,L.(1999)SystemIdentification–Theoryfortheuser,PrenticeHall頂級齒輪LENEROS,MIKESMALE,DAVID當今市場對基本原材料需求強烈，這給采礦行業(yè)帶來了壓力，讓采礦作業(yè)規(guī)模變得更大，生產(chǎn)率變得更高。然而，在充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境里，如何讓運行成本不菲的大規(guī)模采礦作業(yè)的產(chǎn)量更上一層樓？與制造商合作是方法之一，只是該制造商不僅要具備工程專業(yè)知識，還要提供堅固而先進的設(shè)備，滿足采礦行業(yè)獨特的生產(chǎn)需求。ABB在設(shè)備方面可提供大量經(jīng)過現(xiàn)場驗證的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可用于帶式輸送機、卷揚機、破碎機、移動牽引車和通風風機。很多機器都需要齒輪裝置，品質(zhì)卓越的齒輪減速器產(chǎn)品是實現(xiàn)成本目標、維護目標和產(chǎn)品目標的根本部件。頂級齒輪頂級齒輪PAGEPAGE44ABB在把成本增長降低到最小的同時，技術(shù)的發(fā)展讓低等級礦石開采和復雜礦石開采成為可能。2012年底，資產(chǎn)項目投資已經(jīng)超過4000億美元[1]

今天，像ABB這樣能夠向采礦業(yè)交

爭中所必需的能ABB不僅掌握行業(yè)

能夠向采礦業(yè)交付完全技術(shù)解決方案的公司具有很大優(yōu)勢，因為它們能夠處理規(guī)模龐大的礦井以及復雜的現(xiàn)代加工過程，幫助客戶以前所未有的高速度生產(chǎn)原材料，這些正是現(xiàn)代競爭中所必需的能力。 為了在大規(guī)模密集采礦行業(yè)保持前沿領(lǐng)先地位，現(xiàn)代采礦企業(yè)通常與工程伙伴緊密合作。這些工程伙伴不僅需要具備專業(yè)知識，還能夠提供適用于挖掘作業(yè)惡劣條件的廣泛產(chǎn)品線。

節(jié)省電力對采礦公司的利潤底線來說有很大影響，所以高能效產(chǎn)品具有重要優(yōu)勢。

1組裝完全的傳動系統(tǒng)包，配置了一臺2500KDodgeCST、一臺2500馬力BaldorReliance電機、一個可選的3150磅飛輪和高低速聯(lián)軸器ABB電氣產(chǎn)品組合包括全方位的電種低中壓變速傳動裝置(VSDs等。ABB機械產(chǎn)品組合涵蓋大型傳動裝聯(lián)軸器和皮帶輪等。ABB產(chǎn)品還包ABB提供全球最齊全的大型交流電機庫存和定制電機功率可達11兆瓦（1.5萬馬力），

ABB還提供最新的輸送機傳動技術(shù)，即無齒輪輸送機傳動系統(tǒng)。無齒輪輸送機傳動系統(tǒng)利用的是帶變頻器的低速同步電機，它可減少部件的整體數(shù)量，因此能增加系統(tǒng)可靠性，減少維護需求?？赏ㄟ^ABB各種專有齒輪減速器傳DodgeCSTDodgeCST提供??的電機負(CST) 荷分配，可使輸送機上所有部件的負荷和應力降到最小。

MagnaGearXTR?減速器。65兆瓦（8.7萬馬力）。這些電機包括NEMA（美國電氣制造協(xié)會）IEC（國際電工委員會）配

Dodge?DodgeCST提供??的電機負荷分應力降到最小。CST實際上是一個2一個210KMagnaGearXTR運行在一臺365米長并且提升26米的輸送機 中國是CST的最大用戶，共有2000CST在運行。結(jié)合。當與交流感應電機連接時，CST齒輪箱將電機的高速低扭矩輸400千牛米（350萬磅力英寸）。電機在整個運行范圍內(nèi)都可以置的輸送機?1。動。由于PLC控制系統(tǒng)逐步接合離

其堅固的設(shè)計可全面控制最復雜的大慣性負荷，例如長傳送帶和帶有多個同步傳動裝置的輸送機。20123000多CST3700KMagnaGearXTR700BaldorReliance安裝之一。它們位于海拔5000米的千瓦（2500馬力）傳動裝置和將近2250千瓦（3000馬3.7千米長的負載皮帶，這家煤礦每 年產(chǎn)煤可達1另一種先進的減速器是DodgeMagnaGearXTR，它被重型應用所廣泛采用，額定扭矩可達240千牛米。

CST的最大用戶，共有2000多臺CST在運行。其中一家公司擁有400臺CST，用在17個煤礦中，總力）CST1400千瓦（1900馬ABB提供的設(shè)計為另一個客戶不僅節(jié)省了20%的傳動成本，還降低了現(xiàn)了更大的總功率。使用三臺1875

面積達1萬平方公里。這個系統(tǒng)配備98%。DodgeMagnaGear另一種先進的減速器是DodgeMagnaGearXTR，它被重型應用所廣泛采用，額定扭矩可達240千牛米（210萬磅力英寸）23。它的尺寸超過44千牛米（39萬磅力英決方案。MagnaGearXTR減速器可MagnaGearXTR減速器的設(shè)計符合或超過AGMA（美國齒輪制造商協(xié)會）的最低軸承壽命標準。事實上，MagnaGearXTR減速器的軸承壽命要比很多競爭品牌多??一倍以上。同時設(shè)計有串聯(lián)密封裝置和高效冷卻系統(tǒng)，運行中只需較少維護。Mag-naGear提供一系列為特殊應用專門設(shè)計的相關(guān)配件，包括基板、擺動基座安裝件、隧道傳動配置、扭矩臂、內(nèi)部剝離式逆止器、聯(lián)軸器和電風扇等。Dodge安裝軸承設(shè)定了行業(yè)標準。ISAF和公制ISN型提供僅需推/拉適配器的安裝系統(tǒng)，可減少安裝用時，而完全同心軸附件實際上起到消除摩擦腐蝕的作用。用于大型應用的Dodge大口徑枕塊軸承，特點是擁有獲專利的安裝及拆卸系統(tǒng)，即液壓輔助適配器安裝系統(tǒng)。這些軸承不僅能快速安裝和拆卸，而且已經(jīng)在工廠進行了組裝、密封和潤滑。ABB的機械動力傳輸是由工程皮帶輪和各種聯(lián)軸器完成的。采礦公司的工程專業(yè)知識通常比較有限，通常情況下采礦公司需要與制造商合作。因此制造商不能僅提供適當?shù)漠a(chǎn)品，還要提供工程專業(yè)知識。ABB采礦專家以及Baldor的采礦業(yè)團隊，懂得這一行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，明

3萬噸的材料，長度達1020公里，24小時運轉(zhuǎn)。早在設(shè)計過程中，ABB團隊就使用行業(yè)標準程序（“皮帶分析”）機、變速傳動裝置、齒輪裝置、軸通過與多所大學和全球行業(yè)組織聯(lián)手，ABB始終處于采礦技術(shù)的最前沿。研究項目包括新一代電機建模以及諸如電機熱傳遞與冷卻等問題。關(guān)于標準的開發(fā)，ABB具有多家技術(shù)委員會成員資格，例如NEMA（美國電氣制造協(xié)會）、IEC（國際電工委員會）、IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）CEMA（輸送機設(shè)備制造商協(xié)會）等。ABB產(chǎn)品范圍齊全，行業(yè)經(jīng)驗豐富，利用正確的電機、控制系統(tǒng)、齒輪裝置、軸承、聯(lián)軸器和皮帶輪等為客戶交付與功率相匹配的解決方案，解決客戶的問題。ABB將繼續(xù)研究和開發(fā)行業(yè)特定應用的解決方案，通過延長使用壽命、改善可靠性、減少停機時間、提高運行效率和節(jié)約能源成本，降低客戶總擁有成本，從而讓最終用戶受益。

MagnaGearXTR減速器可與多種軟啟動及控制系統(tǒng)一起使用，例如電子軟啟動、變速傳動裝等。LenABB電機和發(fā)電機業(yè)務(wù)DavidKeechMikeSmaleBaldor–ABB“TrendsintheMining&MetalsIndustry:Mining’sContributiontoSustainableDevelopment,”InternationalCouncilonMining&Metals.Oct.2012.礦山信息化地下開采中移動式設(shè)

STEFANL.SJOSTROM,KJELLG.CARLSTEN,KRISTERLANDERNAS,JONASNEANDER不足為奇。采礦公司必須更加艱辛地開采那些剩下的資源。然而，采礦業(yè)中有一個領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展仍然落后于其它行業(yè)，運行效率和盈利能力擁有巨大的增長空間。這就是地下采礦環(huán)境中的自動化和數(shù)據(jù)集成技術(shù)。這項先進技術(shù)在其它行業(yè)中已經(jīng)隨處可見，如果采礦業(yè)一直在這方面欠缺，那么實現(xiàn)從礦山到車間整個價值鏈的優(yōu)化就是一句空話。ABB推出了先進的自動化系統(tǒng)，它能夠讓采礦企業(yè)優(yōu)化地下采礦設(shè)備的利用情況，提高礦山生產(chǎn)率并減少能耗。礦山信息化礦山信息化PAGEPAGE50ABBHARTHARTWifi礦業(yè)是人類最早發(fā)展的行業(yè)之4.3[1]。年代相仿的其

800xA平臺和相關(guān)產(chǎn)品，正是為ABB的地下采礦自動化系統(tǒng)使所有地下設(shè)備（包括不同類型和不同制造商的設(shè)備）的實時數(shù)據(jù)都能整合到800xA開放過程控制系統(tǒng)中?2。通過機器定位跟蹤、機器狀態(tài)報告和轉(zhuǎn)發(fā)地下實際運行環(huán)境等手段能提高所有設(shè)備的可視性和利用情況。自動化系統(tǒng)的設(shè)計和應用方法，包括如何選擇信息、管理信息從而帶動產(chǎn)量的提高，是采礦企業(yè)擁有競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。

優(yōu)化從礦山表面到車間的整個價值鏈。導致這一缺陷的另一個原因可能是，采礦業(yè)過去所面臨的降低成本和產(chǎn)量優(yōu)化的壓力并不像其它行業(yè)那樣大。

大體上看，礦山中的很多操作本身自動化程度相當高，但是通常未能很好地整合到主系統(tǒng)中或者根本就沒有整合

由于礦石和其它所需儲藏資源越來越難以開采，如今提高采礦自動化和數(shù)據(jù)集成水平對于成功開采來說顯得尤為重要。作者就能控制多個礦井1。

局域網(wǎng)(WLAN)是非常好的解決方

施，即無線或有線網(wǎng)絡(luò)。這使操作者 時降低能耗。ABB推??

采礦業(yè)已有相當大的變化，但還需加強自動化和數(shù)據(jù)集成方面的建設(shè)。當?shù)叵峦ㄓ嵒A(chǔ)設(shè)施建立后，所有移動式設(shè)備都由電腦控制，一個可進行數(shù)字交換的全新世界便建立起來了。

(RFID標簽或嵌入與本質(zhì)安全、電磁干擾等。ABB進行

將采礦過程初始階段的結(jié)果（地質(zhì)情況、礦石計算、礦山調(diào)查、礦山設(shè)計和生產(chǎn)規(guī)劃）以有用格式的形取回移動式設(shè)備匯報的結(jié)果，如在線生產(chǎn)狀況和生產(chǎn)報告、生產(chǎn)分析、生產(chǎn)統(tǒng)計等，并將它們轉(zhuǎn)發(fā)給從車載系統(tǒng)中取回任務(wù)執(zhí)行統(tǒng)計和維護數(shù)據(jù)。一部分信息由過程控制系統(tǒng)使用，還有一部分信息（主要是維護數(shù)據(jù)）將傳遞給其它系統(tǒng)，或由其它系統(tǒng)（例如維護系統(tǒng)）收監(jiān)控移動式設(shè)備的在線狀態(tài)，包括生產(chǎn)控制系統(tǒng)的接口是依據(jù)行業(yè)標準ABB過OPC，特別是處理實時數(shù)據(jù)的OPC數(shù)據(jù)訪問(OPCDA)、OPC警報和事件(OPCAE)以及OPC歷史數(shù)據(jù)訪問(OPCHDA)。ABB與AtlasCopco公司的合作對雙方來說都是絕佳機遇。ABB與AtlasCopco公司的合作對雙方來說都是絕佳機遇。ABBAtlasCopco公司都非常關(guān)注核心競爭力，我們的合“未來的礦山操作者需要一個所有功能集于一身的信息中心，優(yōu)化地下設(shè)備的利用情況。我相信這個項目將使地下采DavidAtlasCopco

雖然一些采礦公司已經(jīng)安裝無線局域網(wǎng)用于IP(VoIP)電話和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，但無線局域網(wǎng)也能跟蹤移動式設(shè)備以及與移動式設(shè)備進行通信。ABB過程根據(jù)移動式設(shè)備狀態(tài)推斷??實際條件和實際需求，并以此來控制通由于系統(tǒng)監(jiān)控著來自機器以及來自過程環(huán)境的所有數(shù)據(jù)，因此能精確安排維修，提高移動式設(shè)備的可使能夠在線監(jiān)控移動式設(shè)備是否遵循運行規(guī)劃，在重新計算運行情況

ABBAtlasCopco地下巖石(AtlasCopco)開發(fā)了一個先進的移動整合系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含ABB800xA自動化平臺系統(tǒng)和AtlasCopco公司的礦山機器。2012年6方案目前安裝在瑞典Kvarntorp的該項目將AtlasCopco公司地下鉆機、裝載機和卡車的重要數(shù)據(jù)，與ABB800xA平臺系統(tǒng)整合在一起，能提高所有機器的可視性和利用情況。通過跟蹤機

StefanL.ABB過程自動化這一解決方案將為礦山操作者提供無與倫比的過程控制機會和信息。

器位置、機器狀態(tài)和地下實際運行條件，該解決方案將提供所需信息，幫助礦山操作者在正確的時間制定??正確

KjellG.CarlstenABB過程自動化KristerLandernasJonasNeanderABB研究院

決策，讓生產(chǎn)盡可能順利地進行。AtlasCopcoABB將繼續(xù)發(fā)展

[1]Mining.2012926Onboard具有運動監(jiān)測、響應預報和惡劣天氣決策支持功能的LEON如今，海上石油和天然氣等行業(yè)所用的浮動生產(chǎn)設(shè)備越發(fā)龐大和沉重，需要使用起重能力極高的船舶才能將它們運抵作業(yè)現(xiàn)場。因而，重達數(shù)千噸的巨型貨物通常由重吊船進行長途運輸，這就要求重吊船配備技術(shù)先進的

動態(tài)監(jiān)測、響應預測、惡劣天氣決策支持和天氣評估系統(tǒng)來保護其昂貴的貨物。ABB的，OCTOPUS-Onboard船載監(jiān)測和預報系統(tǒng)，已安裝在迄今為止世界上規(guī)模最大、技術(shù)最先進的DockwiseVanguard號重吊船上。OCTOPUS-OnboardOCTOPUS-OnboardPAGEPAGE54ABB1DockwiseVanguardockwiseVanguard重吊船載重能力為11.7萬噸，長27570米，能安全運送鉆機或海上平臺等1。像DockwiseVanguard

ABB的三傳感器運動測量系統(tǒng)，可在域（如貨物區(qū)）。OCTOPUS系統(tǒng)提(VICO系統(tǒng)套件的一個組ABB過程自動化技術(shù)，ABB船舶信息與控制系

模塊化的OCTO-統(tǒng)具有動態(tài)監(jiān)測、響應預報和惡劣天氣決OCTOPUS系統(tǒng)提高船舶的安全和效率，為客戶大幅降低成本。

200艘不同類型的船舶上，它可對船舶的運動、狀態(tài)、位置、燃料使用、燃料性能、船舶流體力DockwiseVanguard重吊船上ABBAmarcon公司開

該系統(tǒng)利用重要的天氣信息及預報，使船舶以最高效率運行，幫助船員在運送和安排貨物時做??最佳決策。OCTOPUSABB智能船舶（SmartMarine）ABB在船舶推進系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、自動化系

LeonABBOCTOPUSDock-wiseVanguard號重吊船

ABBAmarcon公司控制室融合數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的發(fā)展速度之快是其他工業(yè)部門所難以企及的。從20年前簡陋的“計算機機房”到現(xiàn)在，數(shù)據(jù)中是不爭的事實。ABB的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理解決方案——Decathlon正是為此而誕生的。控制室融合控制室融合PAGEPAGE56ABB在過去二十年，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、數(shù)量和復雜程度以驚人的速度增長，并且還擁有了專門的服務(wù)業(yè)。Facebook等行業(yè)巨頭投入了數(shù)億美元許多數(shù)據(jù)中心采用了最先進的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，但卻被其管理和監(jiān)控系統(tǒng)所累。ABBDecathalon數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理解決方案將如何解決這一難題呢？

控能力對于數(shù)據(jù)中心的運營影響不隨后，IT技術(shù)掀起熱潮，網(wǎng)絡(luò)數(shù)量大的標準服務(wù)器只消耗約2.5kW的功8kW-30kW，這對于制冷技術(shù)提??了巨大

ABB5-10中心配有監(jiān)測控制系統(tǒng)，主要用于服務(wù)器操作、能源消耗和環(huán)境控制。另20-40%的數(shù)據(jù)中心具備一定的監(jiān)測控制能力——通常針對服務(wù)器操作，而其余的40-65%則幾乎完全沒有此類設(shè)備。這是因為許多老式設(shè)施1DCIM系統(tǒng)必須非?？煽浚⑶疫€要具備遠遠超??簡單服務(wù)器跟蹤的資產(chǎn)管理能力。

功能也是必不可少的。值得欣慰的(DCIM)。DCIM有幾點對DCIM

據(jù)中心行業(yè)最關(guān)鍵的參數(shù)是正常運行時間，因此DCIM系統(tǒng)必須具有高度M遠遠超??簡單服務(wù)器跟蹤的資產(chǎn)管理能力：基于狀態(tài)的維護和診斷工具化將成為DCIM系統(tǒng)的另一必然趨最后，DCIM將能夠通過集成機械設(shè)IT系統(tǒng)的統(tǒng)一視角提供可視化、決策支持和控制技術(shù)，在整個企業(yè)范圍內(nèi)實現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)中心運營管理。DCIM系統(tǒng)的承諾是為數(shù)據(jù)中心運營商提供可付諸行動的信息，使他們能夠最大限度地提高能力、優(yōu)化運營并降低成本和風險。ABBDCIMDecathlon直面這一挑戰(zhàn)，在現(xiàn)有DCIM的基礎(chǔ)上還實現(xiàn)極大的突破：IT關(guān)鍵設(shè)備（器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、虛擬機）DCIM令數(shù)據(jù)中心移“生產(chǎn)”位置充分利用能源價格的差異。）的集中控制及監(jiān)測。基于模型的自動化的事件應對與處PowerAssure：PAR4服務(wù)訂閱、IT能耗分析和預測、全球能源市Nlyte：具有建模和管理功能，以

遠程監(jiān)測來自IT關(guān)鍵設(shè)備，基礎(chǔ)設(shè)施及所有關(guān)聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。DCIMDCIM改進了目前許多數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)然DCIM的發(fā)展尚淺，但已經(jīng)誕生了DCIM業(yè)務(wù)的核心是通過全面實時監(jiān)DCIM能夠揭示數(shù)據(jù)中心運營的真實ITDCIM系統(tǒng)可以協(xié)助完成負荷轉(zhuǎn)移以下一步的發(fā)展方向

現(xiàn)場評估是實現(xiàn)這一目標的良好開端，可以由此找??最容易得到收效的地方（例如節(jié)約能源）作為切入點。而且，如果運營商可以由此確定其改善的目標，那么最終引進DCIM系統(tǒng)也會更加簡單。DCIM的一個領(lǐng)先之處是令是數(shù)據(jù)中步推動DCIM系統(tǒng)的細化，并且在這MarinaABBEricABBBobABB[1]DatacenterDynamicsInc(2012,July).Data-CRIM為生產(chǎn)過程復雜的工廠

KARISAARINEN、SHIVASANDERTAVALLAEY、PATRIKM.從被動維護轉(zhuǎn)變?yōu)轭A防性維護策略可以為許多工業(yè)部門節(jié)省大量成本。然而，在過程工業(yè)中，一臺設(shè)備中可能有數(shù)千個需要維護的元素，因此僅僅依靠預防性維護策略是不切實際，甚至是完全不可能的。那么，在這種情況下要如何選擇最佳的組合維護策略呢？基于危害性分析的維護(CRIM)優(yōu)化為識別關(guān)鍵設(shè)備和適當?shù)念A防性維護計劃引進了一種系統(tǒng)化的維護計劃方法，兼顧了環(huán)境和過程條件。該方法在生命周期成本分析前首先要進行快速危害性評估。CRIMCRIMPAGEPAGE60ABBCRIM方法可以通過危害性分析(CA)、壽命周期成本分析(LCCA)和壽命估計，為整體工廠設(shè)備提供高成略。

較為復雜的方式包括可靠性維護(RCM)——用于確定適當?shù)闹鲃泳S護方法以實現(xiàn)系統(tǒng)

本效益的維護策略，滿足我們的要障率極低的設(shè)備；基于時間的維護(TBM)——在設(shè)備的定期檢修/更換

高可靠性的最徹底的方法；以及全面生產(chǎn)性維護(TPM)——結(jié)合

維護專家和過程專家就危害性因素達成共識。(CBM)——最適用于關(guān)鍵為裝有數(shù)千臺設(shè)備的工廠確定適當?shù)木S護策略是一件十分棘手的事情（如文中所述的鐵礦石球團廠）。CRIM將幫助業(yè)主找到適當?shù)木S護計劃。

最大生產(chǎn)效率。其中，RCM是一種相對較權(quán)威的方法，TPM則側(cè)重于合本文所討論的范疇。ABB的CRIM(CA)、壽命周期成本分析(LCCA和

CRIM過程以危害性分析為起點——關(guān)鍵過程?1。CA為確定特定設(shè)備危害性評估包括事件和故障的定量分析及評級，旨在確定故障后果的嚴重性。

（連續(xù)/定期(LCCA)LCCACRIM過程的第二個步驟，1。

會議上，負責人會針對每一個設(shè)備位置提??一系列精心選擇的問題，并為所列的每一個危害性因素擇取適當?shù)臉藴饰：π运健Ｔ诖酥?，負責人先要與維護專家和過程專家進行討論，確定這些危害因素。各項資產(chǎn)的隨后在CA小組會議上，負責人會提??一系列精心選擇的問題，并為每一個危害性因素擇取危害性水平。

估則歸入隨后的LCCA過程。在開始危害性分析前，ABB的負責CACA

生成CA報告。LCCA是一種綜合性分析方法，涵蓋了多種針對系統(tǒng)或特定設(shè)備的生命周期成本和收益性計算分析，包括研發(fā)、建造、運行、維護和處理?2。LCCA以問題定義過程為起點（如圖所示），按順時針方向以迭代方式進行，直到第一過程中定義的所有條件得到滿足。//LCC分析風險（危害、保修LCC

設(shè)備故障所造成的生產(chǎn)損失與預防性維護所造成的生產(chǎn)損失之差是分析的關(guān)鍵因素。LCCA是一種綜合性分析方法，涵蓋了多種針對系統(tǒng)或特定設(shè)備的生命周期成本和收益性計算分析。對于CRIM來說，為被動維護、基本文所述的LCCA概念只涉及與特此CBM所需的特定設(shè)備成本是其中

略的生命周期成本(LCC)模型。我們可以通過一個真實的TBM案例來維護對象的LCC

預防性維護更新時間（年LCC/收益計算結(jié)果（MSEK/年對于CRIM來說，為被動維護、基于時間的維護和基于狀態(tài)的維護等策略確定單位時間內(nèi)的最低長期平均維護成本是關(guān)鍵所在。更換時間為2.8年，則每年的LCC為310,000美元?3。LCCA還可以用于備件位置優(yōu)化，即通過計算一組備件位置的LCC來決CRIM

對兩條生產(chǎn)線的698臺設(shè)備進行了為期兩天CA。我們在第一天上午進間內(nèi)完成了前100臺設(shè)備的評估。隨后的評估速度始終保持在每小時50-100臺。CA為LCCA提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后LCCA據(jù)此計算??各關(guān)鍵組件的最終成本?4。同一對象（如變速箱）的所有LCC結(jié)果可以匯總處理?5。圖中的虛線指示各項LCCA估算結(jié)果中的不確定性因素。在該例中，TBM策略需要選擇一個最佳的時間間隔才能與對CBM策略相提并論。另一方面我們還能看到，在定期維護計劃之外TBM沒有最低限制，而且成本遠遠高于被動維護。敏感性分析通常用于計算每一個參數(shù)值小幅增減時對LCC結(jié)果的影響。CA工具生成的備件清單用于通過LCCA對比所列對象的LCC計算結(jié)果，這些對象的備件位置有兩種不同的假設(shè)——物流延遲分別為超過一天和一小時——這表示在某些情況下，只需將備件移近設(shè)備或提高備件可用性便可以大幅降低LCC?！白兯傧?”實例的LCC作為更換年限的函數(shù)。假設(shè)生命周期模型參數(shù)中有10%TBMLCC改變備件位置導致危害性數(shù)值減小對LCCLCC變化（k$/年響到CA工具中的危害性數(shù)值計算結(jié)果——在所示實例中，危害性數(shù)值從危害性數(shù)值下降所帶來的后果在LCC的變化中可見一斑6。計算中所使用的相應備件成本僅為LCCCRIM組合，CRIM還有很長一段路要走。軸承選擇適當?shù)腃BM策略，并采用620,000美元的LCC成本。試點研究的主要發(fā)現(xiàn)之一是，CRIM

CRIM方法最有力的說明。

KariShivaSanderABBPatrikM.ABBAB，過程自動化業(yè)務(wù)部，采礦[1]Y.KawauchiandM.Rausand.Lifecyclecostanalysisinoilandchemicalprocessindustries.Available:http://www.ntnu.no/ross/reports/ANDREAS2013年是ABB（及其前身）在電力電子器件領(lǐng)域馳騁百年的一個里程碑。從跨越數(shù)千公里進行高壓輸電的大型HVDC（高壓直流）設(shè)備到日常的家用電器，電力電子器件的身影幾乎無處不在。電力電子器件的誕生源自于不同

頻率或電壓等級之間轉(zhuǎn)換的需求，這種轉(zhuǎn)換無需借助于2050-60年代起為半導體所取代。在這100年中，ABB始終站在技術(shù)本身及從汞弧到混合斷路器從汞弧到混合斷路器PAGEPAGE66ABB2050BBC生產(chǎn)的一款接觸式換流器（200500V5,000（有幾個歐洲國家的鐵路采用162?3Hz頻率，因為該數(shù)值恰好為50Hz延伸到可變輸??

年的電力商業(yè)使用以不同配電技術(shù)之間的競爭為標志，其中要一種將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的方

應用領(lǐng)域：例如，沃德倫納德控制裝置便是利用直流發(fā)電機的勵磁來改變其輸??電壓（如實現(xiàn)變速驅(qū)動），而謝爾比斯驅(qū)動

電力電子器件將脫離移動部件的限制，實現(xiàn)與其相似的結(jié)果。仍然是ABB業(yè)務(wù)的重要組成部分。交流-直流轉(zhuǎn)換技術(shù)的前身是電動-發(fā)向（直流-交流轉(zhuǎn)換）仍然成立，還

??的災難恢復能力是電動-發(fā)電機電動-發(fā)電機系統(tǒng)等機械轉(zhuǎn)換器的缺電動-發(fā)電機系統(tǒng)的輸入和輸??采用

（簡單的直流-交流轉(zhuǎn)換）。另一種器?1。這種換流器帶有快速移動的機械觸頭（一種有效的H橋，但其當?shù)木S護，這一點與與電動-發(fā)電機牽引應用中的二極管（1980年前后各類開關(guān)式換向器（以及接觸式換流器）的功率范 3早期采用玻璃閥罐的汞弧來源：TWasserrab，1955年在巴登舉行的換向器會議，入門講座（BBC曾公布會議文集全球第一條永久性商用高壓直流輸電線路是ASEA在1954年建立的，用于瑞典哥特蘭島與大陸之間的輸電。閥?2，而且其生產(chǎn)一直持續(xù)到可控19世紀初，英國化學家和發(fā)明家HumphryDavy證明，當兩個相互接觸的通有電流的電極分開時會產(chǎn)生電弧，而電極之間的間隙中會有導電的等離子體（電離粒子氣體）形成。等

樣關(guān)注電荷載體的激發(fā)、運動和重1902年，美國發(fā)明家PeterCooperHewitt展示了一個含有汞蒸氣的玻璃基礎(chǔ)上誕生。1902年，美國發(fā)明家PeterCooperHewitt展示了一個含有汞蒸氣的玻璃泡裝置，玻璃-泡內(nèi)

1908年，匈牙利工程師BélaB.Sch?fer開始著手為一家法蘭克福公H＆B(Hartmann&Braun)研究汞弧閥，并于次年注冊了專利——這是他眾多專利中的第一個（他的首項專利旨在解決“在不影響氣密性的前提下嵌入金屬絲以穿透玻璃墻”這一難題）。H&B是第一家供應整流器的德國公司（1911年開始由法蘭克福的一家制造廠代工）。由于H&B主要從事科學儀器的制造，對工業(yè)高電流應用知之甚少，為此，H&B與瑞B(yǎng)BC(Brown,Boveri&Cie)在1913年聯(lián)手成立了一家合資公司。BBC4aZweilütschinen電氣化所使用的HG5/6型閥門（1923年）（420A，650kW，1,550V，重1,700kg）?5。伯爾尼高原鐵路位于瑞士阿爾卑斯山的少女峰地區(qū)。1913年，BBC1,550V的直流電對其進行了電氣化改造，由電動發(fā)電機進行整流，并通過電池為直流電源供電。1920年，BBC建立了一臺示范裝置，用于展示其汞弧整流器技術(shù)，其中整流器與電動-發(fā)電機并聯(lián)運行。該示范裝置使這條鐵路獲得了極高的效率和可靠性，在運行了兩年零三個月后，于1923年被永久性的裝置所取代。

4b采用鋼制閥罐的大型汞弧閥。這一2,500A2,000kW20501,235kg，高度超過3m1924年的換流站，最近220kW主電動發(fā)電機，其后為兩臺帶有可控勵磁的48kW輔助發(fā)電機，最后方是一臺獨立的650kW汞弧整流器。從照片中能夠看??，這些設(shè)備大大降低了空間要求。Zweilütschinen變電站的汞弧整流器機房。BrownBoveriReview，1925年10214頁。

1833年，MichaelFaraday率先在硫化銀中發(fā)現(xiàn)了半導體，但這種現(xiàn)象直2030年代釋。新公司名為GELAG(GleichrichterAG)，位于瑞士的格拉魯斯，主要負責研發(fā)工作，由BBC在瑞士巴登負責閥的制造。1916年，BBC將業(yè)務(wù)擴大到德國，在曼海姆開設(shè)了生產(chǎn)廠。1921年，BBC將該生產(chǎn)廠搬到位于德國Lampertheim的一個更大的廠房，并于同年收購了柏林的GleichrichterGmbH（1919BBC2020H&B在GELAG1939年公司。隨后，H&B加入ABB集團，ABB輝煌歷史中的一份子：H&B1995ElsagBailey收購，1999年，ElsagBaileyABB旗下1921年，Sch?fer離開GELAG，開始了自己的顧問生涯。1927年，他將閥的設(shè)計賣給了ASEA（Allm?nnaSvenskaElektriskaAktiebolaget），構(gòu)成ABB公司前身的三大公司由此獲得了Sch?fer在該領(lǐng)域的專業(yè)知66換向器的生產(chǎn)曾經(jīng)是BBC的一項快速增長的 7用于三相交流整流的換向器極）逐漸取代了玻璃閥罐4。汞弧BBC生產(chǎn)的簡單的整流器電路如圖所示7。該電路相當于一個H橋，由帶有6個6個分立二極管當工作溫度保持在限制范圍內(nèi)，并且電弧未完全撲滅時，該類閥門可以持續(xù)運行。但是在沒有等離子體的情況下，該類閥門不能獨立啟動，這便需要通過一個啟動電極（需要向其施加高電壓脈沖）來生成啟動所需的電弧。對于實現(xiàn)選擇性切換來說，在任意點及時觸發(fā)傳導的能力有明顯潛力（到目前為止本文中所描述的閥門均為二極管）。這種可開關(guān)閥的開發(fā)始1930年，是燃燒相位控制得以實現(xiàn)的重要因素（這些閥門的功能與現(xiàn)在的晶閘管相同——可以隨意切換，但必須等到電流達到零時才能熄滅）。把它們連接到一個H橋中，就可以得到一個電網(wǎng)換相逆變器。由于“整流器”這一概念在該類新應用中越來越不適用，1934BBC將其閥門名稱統(tǒng)一改為“水銀整流器”。實現(xiàn)了整流器和換流器的功能后，

BBC1939年的瑞士國家展覽及貿(mào)易展覽會建立了一條臨時的示范線500kW、50kV的直流線路纜從Wettingen向位于蘇黎世的公司25km8（返用高壓直流輸電線路是ASEA在1954年建立的，用于瑞典哥特蘭島20世紀609。汞閥最終被電力電屬導電，而非金屬（大多數(shù)）不導物質(zhì)的導電性介于金屬和非金屬之

半導體最早發(fā)現(xiàn)于硫化銀中。1833年，MichaelFaraday在硫化銀中發(fā)現(xiàn)了半導體，但這種現(xiàn)象直到20紀30年代初傳導能帶理論??現(xiàn)后才體材料（n型），那么“備用”電子電子數(shù)量較少（p型），便會形成所極管中，同一晶體上的p區(qū)與n區(qū)pn區(qū)（即p區(qū)空穴中的電子向p-n結(jié)流動，n區(qū)的電子流向p-n結(jié)流動，兩種載流8在1939年的瑞士國家展覽會（蘇黎世）上，BBC用汞弧轉(zhuǎn)換器證明了直流輸電的可行 9ABB電力電子器件領(lǐng)域的百年發(fā)展里程BBCBBCLimmattalBBCBBCLimmattalStrassenbahn（蘇黎世ASEA在瑞典路德維卡的汞弧整流器生產(chǎn)BBC(Mannheim)為機車安裝了整流器