电力系统的组成要素是由：发电系统、输送电力、变电配电和用电等环节组成的。下面小编给大家分享一些电力系统科技论文，大家快来跟小编一起欣赏吧。
电力系统防雷保护
摘 要：雷电瞬间产生的高压效应高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，并且雷电本身还会产生巨大的热能当电力系统瞬间遭受雷击时，完全可以让电力系统停止工作并且可能导致的人员伤亡和经济财产损失。而防雷系统的启用则是对雷击所带来的灾害降低到最低点。
关键词：防雷;电力系统;基础保护措施
中图分类号：tm863 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 (2013) 10-0226-01
中国的防雷技术相对西方国家要晚一些，九十年代初期才建成了具有真正意义上的防雷企业，2002年第一届防雷论坛在深圳召开，标示着我国在防雷领域渐入佳境，之后我国制定了两大防雷的通用规定，gb-50057――1994《建筑物防雷设计规范》和gb-50343――2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，从此防雷技术在我国推广及应用得到了相当大的进步。
电力系统的组成要素是由：发电系统、输送电力、变电配电和用电等环节组成的雷电所产生的各种自然现象对电力系统有着极高的破坏性和危害性，直接影响了人们的正常生活和经济效益。所以，电力系统的防雷保护工作相对来说非常的重要。
一、电力系统中的高压线路防雷保护措施
因为电力系统中的高压线路在室外架设的原因，遭受雷击的机率非常的大，防雷技术的预警保护措施起到了预防的作用。三千伏到一万伏架设线路防雷保护措施如下。增强高压线路的绝缘能力。横担采用瓷结构在输送电线路中应用，瓷结构的横担要优越于铁横担的防雷、防腐蚀能力。当雷电击中高压线路时，从而形成工频电弧和相间闪络，达到减少因雷电造成的跳闸现象。使用铁横担的高压电线杆的线路上，为了加大电力系统的防雷保护的能力，应该在原有的基础上使用具有绝缘性瓷瓶。
电力系统的高压线路比较高的电线杆，高压线相互间的连接处，闭合部分等等，这些都是绝缘性比较差的地方。在遭受雷击的时候非常容易遭受短路。必须在这些容易发生问题的地方，加设避雷器或保护间隙。或者加设自重合闸熔断器和自动重合闸以起到系统防雷的作用。
高压线路顶端保护应采取三角型结构。因为三千伏到一万伏高压线路中间点多数采取不接地设计，顶线绝缘如果有保护间隙，当遭遇雷电攻击的时候，间隙随即穿透，雷击产生的电流直接释放到了大地，这样大大的保护了电力系统跳闸的现象，更加直接的保护了另外两根连接线。
事实告诉我们，电力系统的高压线路遭受雷电攻击时，不发生短路的机率非常的小，尤其是三千伏到一万伏的高压线路，当线路断路器自动跳闸或者熔断器工作，电弧消失，在0.7s左右的时间后又自动闭合，电弧复燃的几率非常的小，恢复电力系统正常的工作。因为停电的瞬间性，对于电力系统的损害不是很大的，保障了电力输送的正常性。
二、电力系统中的低压架空线路的防雷保护措施
民众对绝缘认识的知识了解少，而现实生活中有经常遇到雷击民房的例子，所以低压线路的加设防雷保护器非常重要，雷电保护措施如下。民宅的低压线所采用的绝缘子铁脚接入大地。在雷击时通过绝缘子释放到大地。绝缘子接地极电阻不应超过30ω，如果当地土质电阻率在200ω以下，而此地区采用的是铁横担水泥杆线路，水泥杆已经起到连续接地的作用可以不在加设接地极，如有特殊要求可在房屋前方五十米处加装一组低压防雷保护器，屋内可在加装一组防雷保护器。如果建筑物室内是机电设备可在门口处加设绝缘子接地极接入大地。如果是高密度人口集聚区采用的是木质结构的接线横担，在加设专用接地装置的同时绝缘子接地极必须接入大地。如果是钢筋混凝土结构的电线杆电阻不超过30ω的可以不用。
三、电力系统中的配电变压器防雷保护措施
在以前当配电变压器遭受雷击后，当时的结论是高压绕组出现了问题，这种认识在某种程度上是片面性的，在以事实为依据下：配电变压器在遭受雷击后产生损害的主要原因是“正反变换”的超电压引发的，而由反变超电压引起的事故非常巨大。
电压在正变换过当低侧线路遭遇电击时，雷电所产生的电流渗透进低压绕组由中性处防雷保护接地极引流大地，进入大地的电流ijd在接地极电阻rjd上产生压降。这个压降使得低压侧中性处电位增大。增加在低压绕组产生过电压，对低压绕组产生危害。这时电压通过高低压绕组的电磁感应电流升高到高压侧，高压绕组的电压增强，导致高压绕组产生危险的过电压。被雷电攻击后的低压绕组，由于经过电磁感应从而转换到高压侧，所产生的超电压高压绕组现象叫做正变换过电压。
电压在反变换过当高压侧线路遭遇电击时，雷电所产生的电流通过高压侧防雷保护器接地极引流到大地，接地极电流ijd在接地极电阻rjd出现压降。这个压降的功效在低压侧中性处上，使得低压侧出线好比经电阻接地，电压很多部分加载低压绕组上。经过电磁感应后的压降变比升至高压侧，并且累计在高压绕组相电压之上，以此高压绕组过电压出现雷电击穿的灾害，由于高压侧被雷电攻击后，功效相当低压侧，经过电磁感应又转换到高压侧，导致超电压的高压绕组叫反变换过电压。
电力系统中的配变高压侧加设防雷保护器，对于预防电击产生的电波有很大的作用。在低压侧加设防雷保护器预防正变换过电压，在经过实践的正反变换过电压结论下，导致正反变换过电压是低压绕组过电压产生的，只要有效的控制低压绕组过电压的增强，正反变换过电压即可恢复到原有的基础上。低压侧加设防雷保护器以达到有效控制低压绕组的增强。加设低压防雷保护器，正反变换过电压才能被彻底控制，达到保护高压绕组的目的。
电力系统中的配变必须安装高压熔断器，防雷保护接地极必须使用三体合一的接地方法。防雷保护器接地极引线与配变箱外壳，和低压侧中间点相互连接到接地装置的连接称为三体合一。雷电密集区域配变低压侧端口应加设低压防雷保护器。接地装置一定要符合技术规定，接入大地必须安全，使其成为保护配变的护身符。
从以上分析研究得出的结果，专业人士或者普通民众对待电击的危害性，要有充分的准备，尽可能的普及雷电预防知识，以及科学的预防方法和完善的防雷措施。大家只要运用得当，预先做好基础的防护措施，对于电击所带来的灾害会降低到最低点，所以防雷知识不仅要保证电力系统的长期安全稳定运行，还要让国家和人民的损失降低到最低点。
参考文献：
[1]谈文华，万载扬.实用电气安全技术[m].北京：机械工业出版社，1998.
[2]张庆河.电气与静电安全[m].北京：中国石化出版社，2005.
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电力系统无功分析
摘 要：电力系统无功在电能传输、维持电网电压起着至关重要的作用，但同时系统传输较多的无功会较低变压器的利用率，也会减小电网的传输能力，因此电力系统无功的平衡就显得尤为突出，对无功需求较大的地区进行合理的无功补偿也是在电网和经济发展应该合理考虑的重要问题。
关键词：电力系统 无功 功率因素 无功补偿
中图分类号：tm743 文献标识码：a 文章编号：1674-098x(2014)04(c)-0087-01
在电网中，由电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率，另一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量如：机械能、光能、热能等，这些能量我们能够以视觉或触觉感觉到。无功功率比较抽象，是我们无法凭视觉或触觉发觉得，电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往复交换，在三相之间流动，由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。
无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，变压器也不能变压，电动机就不会转动，交流接触器不会吸合。由此可见无功并不是无用之功。为了保证电力系统的正常运行，无功必不可少，在电网的能量传输中，必须考虑无功的传输。但是系统中过多的考虑无功的输送，必定会减少有功的传输，这就制约负荷端对有功的需求，降低了对电网、变压器的利用率这也不是电网发展追求的目的。输送过多无功功率对供、用电产生的不良影响，主要表现在：
(1)视在功率一定时，增加无功功率就要降低输、变电设备的供电能力。
(2)降低发电机有功功率的输出。
(3)电网内过多无功功率的流动会造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。
(4)当无功缺额情况严重时，用户将竭力调用大容量用电设备，使功率因数进一步降低，系统无功负荷愈加愈大，电压水平更低，形成恶性循环，最后造成电压崩溃，系统瓦解而大面积停电。
由上可见电力系统发送过多的无功而带来的不足。如果电力系统只发送有功，那么系统中的变压器由于缺少无功就无法正常进行变配电。所以发电机必须保证线路的无功损耗和变压器的最小无功需要。那么负荷所需要的无功从哪里来，考虑到上面讲述的内容，我们在输电的过程中要尽可能的减少无功输送，从发电机和高压输电线供给的无功功率，一般满足不了负荷的需要，对于负荷侧无功需求我们可以考虑通过无功补偿进行实现。
无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。进行无功补偿的具体作用表现如下：
(1)提高电压质量
把线路中电流分为有功电流ia和无功电流ir，则线路中的电压损失：
式中： p―有功功率，kw q―无功功率，kvar
u―额定电压，kv r―线路总电阻，ω
xl―线路感抗，ω
因此，提高功率因数后可减少线路上传输的无功功率q，若保持有功功率不变，而r、xl均为定值，无功功率q越小，电压损失越小，从而提高了电压质量。
(2)提高变压器的利用率，减少投资
功率因数由cosφ1提高到cosφ2提高变压器利用率为：
由此可见，补偿后变压器的利用率比补偿前提高δs%，可以带更多的负荷，减少了输变电设备的投资。
(3)减少用户电费支出
①可避免因功率因数低于规定值而受罚。
②可减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，电费可相应降低。
(4)提高电力网传输能力
有功功率与视在功率的关系式为：p=scosφ。可见，在传输一定有功功率的条件下，功率因数越高，需要电网传输的功率越小。
在电网中影响功率因素变化的因素如此之多，所以要想维持电网中功率因素的稳定绝非易事，这就需要在电网中无功消耗多的用电设备加上无功补偿装置，无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压集中补偿、低压个别补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点：
(1)低压集中补偿，低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。低压集中补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。
(2)低压个别补偿：，低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、安装容易、占位小、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
(3)高压集中补偿，高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10 kv高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用;补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。
电力系统中无功平衡是衡量电能质量的重要指标，无功过低或过高都会对电力系统造成影响，因此，无功深入分析是一项很重要的工作，也是这篇文章意义所在。
参考文献
[1] 李梅兰，卢文鹏.电力系统分析[m].中国电力出版社，2010.
[2] 李宏仲.地区电网无功补偿与电压无功控制[m].机械工业出版社，2012.
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