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提高质量

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电能是国民经济和人民生活极为重要的能源， 它作为电力部门向用户提供的由发电、供电、用电三方面共同保证质量的特殊商品， 其质量的好坏越来越受到关注。电能质量的技术治理与控制是改善电能质量的有效方法， 也是优质供用电的必要条件， 但电能质量具有动态性、相关性、传播性、复杂性等特点， 对电能质量的控制和提高并不是一件轻而易举的事。为确保电能质量的有效控制， 本文从电能质量的全面质量管理的技术角度对提高电能质量的方法进行了分析与探讨，努力满足电能质量的设计要求和目标， 并和同行分享。

1电能质量控制分析概述

1. 1电能质量的衡量指标

围绕电能质量的含义， 电能质量的衡量指标通常包括如下几个方面：

( l) 电压质量

指实际电压与理想电压的偏差， 反映供电企业向用户供应的电能是否合格。这里的

电力系统电能质量

偏差应是广义的，包含了幅值、波形和相位等。这个定义包括了大多数电能质量问题， 但不包括频率造成的电能质量问题， 也不包括用电设备对电网电能质量的影响和污染。

( 2) 电流质量

反映了与电压质量有密切关系的电流的变化， 电力用户除对交流电源有恒定频率、正弦波形的要求外，还要求电流波形与电压同相位以保证高功率因数运行。这个定义有助于电网电能质量的改善， 并降低线损， 但不能概括大多数因电压原因造成的质量问题。

其它的指标还有供电质量、用电质量等， 这些指标共同反映了电力系统生产传输的电能的质量， 并可以依据这些指标对电能进行管理 [4]  。

1. 2电能质量的影响因素

( 1) 电力负荷构成的变化

目前， 电力系统中存在大量非线性负荷: 大规模电力电子应用装置( 节能装置、变频设备等) ， 大功率的电力拖动设备、直流输出装置、电化工业设备( 化工、冶金企业的整流) 、电气化铁路、炼钢电弧炉( 交、直流) 、轧机、提升机、电石机、感应加热炉及其它非线性负荷。

( 2) 大量谐波注入电网

含有非线性、冲击性负荷的新型电力设备在实现功率控制和处理的同时， 都不可避免地产生非正弦波形电流， 向电网注入谐波电流， 使公共连接点( PCC) 的电压波形严重畸变， 负荷波动性和冲击性导致电压波动、瞬时脉冲等各种电能质量干扰。

( 3) 电力设备及装置的自动保护和正常运行

大型电力设备的启动和停运、自动开关的跳闸及重合等对电能质量的影响， 使额定电压暂时降低、产生电压波动与闪变， 对电能质量也会产生影响。

2提高电能质量的方法探讨

2. 1常用技术措施

( 1) 中枢调压

电力系统电压调整的主要目的是采取各种调压手段和方法， 在各种不同运行方式下， 使用户的电压偏差符合国家标准。但由于电力系统结构复杂、负荷众多， 对每个用电设备的电压都进行监视和调整， 既不可能也无必要。

电力系统电压的监视和调整可以通过对中枢点电压的监视和调整来实现。所谓中枢点是指电力系统可以反映系统电压水平的主要发电厂和变电站的母线， 很多负荷都由这些母线供电。若控制了这些中枢点的电压偏差， 也就控制了系统中大部分负荷的电压偏差。

除了对中枢点进行调压， 还可以进行发电机调压、调压器调压等， 实现对电力系统电压的稳定， 从而提高电能质量。

( 2) 谐波的抑制

解决电能谐波的污染和干扰， 从技术上实现对谐波的抑制， 从工程现场的实际来看， 已经有很多行之有效的解决方法， 概括起来主要可以采取下面的两种方法：

谐波的抑制

a.增加换流装置的相数换流装置是供电系统主要谐波源之一。理论分析表明， 换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数分别为p k+ 1 和p k( p 为整流相数或脉动数， k 为正整数) ， 当脉动数由p = 6 增加到p = 12 时， 其特征谐波次数为可以有效清除的幅值较大的低频项， 从而大大地降低了谐波电流的有效值。

b. 无源滤波法和有源滤波法为了减少谐波对供电系统的影响， 实现对电气设备的保护， 根本的方法是从谐波的产生源头抓起， 设法在谐波源附近防止谐波电流的产生， 从而有效降低谐波电压。

防止谐波电流危害的方法， 一是被动的防御， 即在已经产生谐波电流的情况下， 采用传统的无源滤波的方法， 由一组无源元件: 电容、电抗器和电阻组成的调谐滤波装置， 减轻谐波对电气设备的危害； 另一种方法是主动的预防谐波电流的产生， 即有源滤波法， 其基本原理是利用关断电力电子器件产生与负荷电流中谐波电流分量大小相等、相位相反的电流来消除谐波 [2]  。

防雷措施

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供电部门的防雷工作是极其艰巨的，设备一旦损坏就有可能促使整个电力系统瘫痪，造成无法挽回的损失。因此，在变电站设计的过程中，要重视变电站设备的安全稳定，确保供电的可靠性。下面就主要分析一些国内电网架空线路以及变电站的主要防雷措施：

1. 高压防雷技术

高压防雷

电力装置通过裸导线架空线路的方式进行电力传输，而架空线路一般设置在离地面6～18m的空间范围内，这时雷电入侵波产生的雷电过电压会促使线路或者设备绝缘击穿，进而遭到破坏。利用高压防雷技术，通过给线路或者设备人为地制造绝缘薄弱点即间隙装置，间隙的击穿电压比线路或者设备的雷电冲击绝缘水平低，在正常运行电压下间隙处于隔离绝缘状态，当雷电发生时强大的过电压使间隙击穿，从而产生接地保护，起到保护线路或设备绝缘的作用 [5]  。

2. 间隙保护技术

间隙保护就是变压器中性点间隙接地保护装置。线路大体的两极由角形棒组成，一极固定在绝缘件上连接带电导线，另一极直接接地，间隙击穿后电弧在角形棒间上升拉长，当电弧电流变小时可以自行熄弧，间隙保护技术的优点是结构简单，运行维护量小，而缺点则是当电弧电流大到几十安以上时就没法自行熄弧，保护特性一般，而且间隙动作会产生截波，对变压器本身的绝缘也不利。

3. 避雷器保护技术

避雷器是一种雷电流的泄放通道，也是一种等电位连接体，在线路上并联对地安

避雷器

装，正常运行下处于高阻抗状态。当雷电发生时，避雷器将雷电电流迅速泄入大地，同时使大地、设备、线路处在等电位上，从而保护设备免遭强电势差的损害。避雷器技术当然也存在很多的缺点，由于避雷器的选用受安装地点的限制，其当受到雷击或者雷击感应的能量相当大，靠单一的避雷器件很难将雷电流全部导入大地而自身不会损坏。另外，间隙保护和避雷器技术都是靠间隙击穿接地放电降压来起到保护的作用，这两种防雷技术往往会造成接地故障或者相间短路故障，所以不能达到科学合理的保护作用。

保护装置

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介绍

电力系统微机保护装置机保护是由高集成度、总线不出芯片单片机、高精度电

保护装置

流电压互感器、高绝缘强度出口中间继电器、高可靠开关电源模块等部件组成。微机保护装置主要作为110KV及以下电压等级的发电厂、变电站、配电站等，也可作为部分70V-220V之间电压等级中系统的电压电流的保护及测控 [6]  。

原理

电力系统微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机;输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）