電力系統新技術論文
電力系統的組成要素是由：發電系統、輸送電力、變電配電和用電等環節組成.小編為大家整理的，希望你們喜歡。
篇一
電力系統無功分析
摘 要：電力系統無功在電能傳輸、維持電網電壓起著至關重要的作用，但同時系統傳輸較多的無功會較低變壓器的利用率，也會減小電網的傳輸能力，因此電力系統無功的平衡就顯得尤為突出，對無功需求較大的地區進行合理的無功補償也是在電網和經濟發展應該合理考慮的重要問題。
關鍵詞：電力系統 無功 功率因素 無功補償
中圖分類號：TM743 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X***2014***04***c***-0087-01
在電網中，由電源供給負載的電功率有兩種：一種是有功功率，另一種是無功功率。有功功率是保持用電裝置正常執行所需的電功率，也就是將電能轉換為其他形式能量如：機械能、光能、熱能等，這些能量我們能夠以視覺或觸覺感覺到。無功功率比較抽象，是我們無法憑視覺或觸覺發覺得，電網中電力裝置大多是根據電磁感應原理工作的，他們在能量轉換過程中建立交變的磁場，在一個週期內吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過純電感或純電容電路時並沒有能量消耗，僅在負荷與電源之間往復交換，在三相之間流動，由於這種交換功率不對外做功，因此稱為無功功率。
無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場，使轉子轉動，從而帶動機械運動，電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產生磁場，在二次線圈感應出電壓。因此，沒有無功功率，變壓器也不能變壓，電動機就不會轉動，交流接觸器不會吸合。由此可見無功並不是無用之功。為了保證電力系統的正常執行，無功必不可少，在電網的能量傳輸中，必須考慮無功的傳輸。但是系統中過多的考慮無功的輸送，必定會減少有功的傳輸，這就制約負荷端對有功的需求，降低了對電網、變壓器的利用率這也不是電網發展追求的目的。輸送過多無功功率對供、用電產生的不良影響，主要表現在：
***1***視在功率一定時，增加無功功率就要降低輸、變電裝置的供電能力。
***2***降低發電機有功功率的輸出。
***3***電網內過多無功功率的流動會造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。
***4***當無功缺額情況嚴重時，使用者將竭力呼叫大容量用電裝置，使功率因數進一步降低，系統無功負荷愈加愈大，電壓水平更低，形成惡性迴圈，最後造成電壓崩潰，系統瓦解而大面積停電。
由上可見電力系統傳送過多的無功而帶來的不足。如果電力系統只發送有功，那麼系統中的變壓器由於缺少無功就無法正常進行變配電。所以發電機必須保證線路的無功損耗和變壓器的最小無功需要。那麼負荷所需要的無功從哪裡來，考慮到上面講述的內容，我們在輸電的過程中要儘可能的減少無功輸送，從發電機和高壓輸電線供給的無功功率，一般滿足不了負荷的需要，對於負荷側無功需求我們可以考慮通過無功補償進行實現。
無功補償的主要作用就是提高功率因數以減少裝置容量和功率損耗、穩定電壓和提高供電質量，在長距離輸電中提高輸電穩定性和輸電能力以及平衡三相負載的有功和無功功率。進行無功補償的具體作用表現如下：
***1***提高電壓質量
把線路中電流分為有功電流Ia和無功電流Ir，則線路中的電壓損失：
式中： P―有功功率，kW Q―無功功率，kvar
U―額定電壓，kV R―線路總電阻，Ω
Xl―線路感抗，Ω
因此，提高功率因數後可減少線路上傳輸的無功功率Q，若保持有功功率不變，而R、Xl均為定值，無功功率Q越小，電壓損失越小，從而提高了電壓質量。
***2***提高變壓器的利用率，減少投資
功率因數由cosφ1提高到cosφ2提高變壓器利用率為：
由此可見，補償後變壓器的利用率比補償前提高ΔS%，可以帶更多的負荷，減少了輸變電裝置的投資。
***3***減少使用者電費支出
①可避免因功率因數低於規定值而受罰。
②可減少使用者內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，電費可相應降低。
***4***提高電力網傳輸能力
有功功率與視在功率的關係式為：P=Scosφ。可見，在傳輸一定有功功率的條件下，功率因數越高，需要電網傳輸的功率越小。
在電網中影響功率因素變化的因素如此之多，所以要想維持電網中功率因素的穩定絕非易事，這就需要在電網中無功消耗多的用電裝置加上無功補償裝置，無功補償通常採用的方法主要有3種：低壓集中補償、低壓個別補償、高壓集中補償。下面簡單介紹這3種補償方式的適用範圍及使用該種補償方式的優缺點：
***1***低壓集中補償，低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。低壓集中補償的優點：接線簡單、執行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。
***2***低壓個別補償：，低壓個別補償就是根據個別用電裝置對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電裝置並接，它與用電裝置共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用於補償個別大容量且連續執行***如大中型非同步電動機***的無功消耗，以補勵磁無功為主。低壓個別補償的優點是：用電裝置執行時，無功補償投入，用電裝置停運時，補償裝置也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、安裝容易、佔位小、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。
***3***高壓集中補償，高壓集中補償是指將並聯電容器組直接裝在變電所的6～10 kV高壓母線上的補償方式。適用於使用者遠離變電所或在供電線路的末端，使用者本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統無功的消耗並可以起到一定的補償作用;補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高了使用者的功率因數，避免功率因數降低導致電費的增加。同時便於執行維護，補償效益高。
電力系統中無功平衡是衡量電能質量的重要指標，無功過低或過高都會對電力系統造成影響，因此，無功深入分析是一項很重要的工作，也是這篇文章意義所在。
參考文獻
[1] 李梅蘭，盧文鵬.電力系統分析[M].中國電力出版社，2010.
[2] 李巨集仲.地區電網無功補償與電壓無功控制[M].機械工業出版社，2012.
篇二
電力系統防雷保護
摘 要：雷電瞬間產生的高壓效應高達數萬伏甚至數十萬伏的衝擊電壓，並且雷電本身還會產生巨大的熱能當電力系統瞬間遭受雷擊時，完全可以讓電力系統停止工作並且可能導致的人員傷亡和經濟財產損失。而防雷系統的啟用則是對雷擊所帶來的災害降低到最低點。
關鍵詞：防雷;電力系統;基礎保護措施
中圖分類號：TM863 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 ***2013*** 10-0226-01
中國的防雷技術相對西方國家要晚一些，九十年代初期才建成了具有真正意義上的防雷企業，2002年第一屆防雷論壇在深圳召開，標示著我國在防雷領域漸入佳境，之後我國制定了兩大防雷的通用規定，GB-50057――1994《建築物防雷設計規範》和GB-50343――2004《建築物電子資訊系統防雷技術規範》，從此防雷技術在我國推廣及應用得到了相當大的進步。
電力系統的組成要素是由：發電系統、輸送電力、變電配電和用電等環節組成的雷電所產生的各種自然現象對電力系統有著極高的破壞性和危害性，直接影響了人們的正常生活和經濟效益。所以，電力系統的防雷保護工作相對來說非常的重要。
一、電力系統中的高壓線路防雷保護措施
因為電力系統中的高壓線路在室外架設的原因，遭受雷擊的機率非常的大，防雷技術的預警保護措施起到了預防的作用。三千伏到一萬伏架設線路防雷保護措施如下。增強高壓線路的絕緣能力。橫擔採用瓷結構在輸送電線路中應用，瓷結構的橫擔要優越於鐵橫擔的防雷、防腐蝕能力。當雷電擊中高壓線路時，從而形成工頻電弧和相間閃絡，達到減少因雷電造成的跳閘現象。使用鐵橫擔的高壓電線杆的線路上，為了加大電力系統的防雷保護的能力，應該在原有的基礎上使用具有絕緣性瓷瓶。
電力系統的高壓線路比較高的電線杆，高壓線相互間的連線處，閉合部分等等，這些都是絕緣性比較差的地方。在遭受雷擊的時候非常容易遭受短路。必須在這些容易發生問題的地方，加設避雷器或保護間隙。或者加設自重合閘熔斷器和自動重合閘以起到系統防雷的作用。
高壓線路頂端保護應採取三角型結構。因為三千伏到一萬伏高壓線路中間點多數採取不接地設計，頂線絕緣如果有保護間隙，當遭遇雷電攻擊的時候，間隙隨即穿透，雷擊產生的電流直接釋放到了大地，這樣大大的保護了電力系統跳閘的現象，更加直接的保護了另外兩根連線線。
事實告訴我們，電力系統的高壓線路遭受雷電攻擊時，不發生短路的機率非常的小，尤其是三千伏到一萬伏的高壓線路，當線路斷路器自動跳閘或者熔斷器工作，電弧消失，在0.7s左右的時間後又自動閉合，電弧復燃的機率非常的小，恢復電力系統正常的工作。因為停電的瞬間性，對於電力系統的損害不是很大的，保障了電力輸送的正常性。
二、電力系統中的低壓架空線路的防雷保護措施
民眾對絕緣認識的知識瞭解少，而現實生活中有經常遇到雷擊民房的例子，所以低壓線路的加設防雷保護器非常重要，雷電保護措施如下。民宅的低壓線所採用的絕緣子鐵腳接入大地。在雷擊時通過絕緣子釋放到大地。絕緣子接地極電阻不應超過30Ω，如果當地土質電阻率在200Ω以下，而此地區採用的是鐵橫擔水泥杆線路，水泥杆已經起到連續接地的作用可以不在加設接地極，如有特殊要求可在房屋前方五十米處加裝一組低壓防雷保護器，屋內可在加裝一組防雷保護器。如果建築物室內是機電裝置可在門口處加設絕緣子接地極接入大地。如果是高密度人口集聚區採用的是木質結構的接線橫擔，在加設專用接地裝置的同時絕緣子接地極必須接入大地。如果是鋼筋混凝土結構的電線杆電阻不超過30Ω的可以不用。
三、電力系統中的配電變壓器防雷保護措施
在以前當配電變壓器遭受雷擊後，當時的結論是高壓繞組出現了問題，這種認識在某種程度上是片面性的，在以事實為依據下：配電變壓器在遭受雷擊後產生損害的主要原因是“正反變換”的超電壓引發的，而由反變超電壓引起的事故非常巨大。
電壓在正變換過當低側線路遭遇電擊時，雷電所產生的電流滲透進低壓繞組由中性處防雷保護接地極引流大地，進入大地的電流Ijd在接地極電阻Rjd上產生壓降。這個壓降使得低壓側中性處電位增大。增加在低壓繞組產生過電壓，對低壓繞組產生危害。這時電壓通過高低壓繞組的電磁感應電流升高到高壓側，高壓繞組的電壓增強，導致高壓繞組產生危險的過電壓。被雷電攻擊後的低壓繞組，由於經過電磁感應從而轉換到高壓側，所產生的超電壓高壓繞組現象叫做正變換過電壓。
電壓在反變換過當高壓側線路遭遇電擊時，雷電所產生的電流通過高壓側防雷保護器接地極引流到大地，接地極電流Ijd在接地極電阻Rjd出現壓降。這個壓降的功效在低壓側中性處上，使得低壓側出線好比經電阻接地，電壓很多部分載入低壓繞組上。經過電磁感應後的壓降變比升至高壓側，並且累計在高壓繞組相電壓之上，以此高壓繞組過電壓出現雷電擊穿的災害，由於高壓側被雷電攻擊後，功效相當低壓側，經過電磁感應又轉換到高壓側，導致超電壓的高壓繞組叫反變換過電壓。
電力系統中的配變高壓側加設防雷保護器，對於預防電擊產生的電波有很大的作用。在低壓側加設防雷保護器預防正變換過電壓，在經過實踐的正反變換過電壓結論下，導致正反變換過電壓是低壓繞組過電壓產生的，只要有效的控制低壓繞組過電壓的增強，正反變換過電壓即可恢復到原有的基礎上。低壓側加設防雷保護器以達到有效控制低壓繞組的增強。加設低壓防雷保護器，正反變換過電壓才能被徹底控制，達到保護高壓繞組的目的。
電力系統中的配變必須安裝高壓熔斷器，防雷保護接地極必須使用三體合一的接地方法。防雷保護器接地極引線與配變箱外殼，和低壓側中間點相互連線到接地裝置的連線稱為三體合一。雷電密集區域配變低壓側埠應加設低壓防雷保護器。接地裝置一定要符合技術規定，接入大地必須安全，使其成為保護配變的護身符。
從以上分析研究得出的結果，專業人士或者普通民眾對待電擊的危害性，要有充分的準備，儘可能的普及雷電預防知識，以及科學的預防方法和完善的防雷措施。大家只要運用得當，預先做好基礎的防護措施，對於電擊所帶來的災害會降低到最低點，所以防雷知識不僅要保證電力系統的長期安全穩定執行，還要讓國家和人民的損失降低到最低點。
參考文獻：
[1]談文華，萬載揚.實用電氣安全技術[M].北京：機械工業出版社，1998.
[2]張慶河.電氣與靜電安全[M].北京：中國石化出版社，2005.