功率因数的解释.doc

功率因数在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S功率因数的大小与电路的负荷性质有关， 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。(1) 最基本分析：拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。在这个例子中，功率因数是0.7 (如果大部分设备的功率因数小于0.9时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。(2) 基本分析：每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。(3) 高级分析：在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。保尔金能使两个峰值重新接近在一起，从而提高系统运行效率。 电容补偿的应用随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，大量的居住楼盘、高档商场、宾馆、办公楼等民用建筑在城市中拔地而起，使城市用电量快速增长。但是，在这些民用建筑场所内使用的多为单相电感性负荷，因其自身功率因数较低，在电网中滞后无功功率的比重较大。为保证降低电网中的无功功率，提高功率因数，保证有功功率的充分利用，提高系统的供电效率和电压质量，减少线路损耗，降低配电线路的成本，节约电能，通常在低压供配电系统中装设电容器无功补偿装置。本文主要通过设计工作中所遇到的具体工程对无功自动补偿的方式和安装位置作出了分析和比较。分相自动补偿的必要性无功自动补偿按性质分为三相电容自动补偿和分相电容自动补偿。三相电容自动补偿适用于三相负载平衡的供配电系统。因三相回路平衡，回路中无功电流相同，所以在补偿时，调节无功功率参数的信号取自三相中的任意一相，根据检测结果，三相同时投切可保证三相电压的质量。三相电容自动补偿适用于有大量的三相用电设备的厂矿企业中。在民用建筑中大量使用的是单相负荷，照明、空调等由于负荷变化的随机性大，容易造成三相负载的严重不平衡，尤其是住宅楼在运行中三相不平衡更为严重。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相，造成未检测的两相要么过补偿，要么欠补偿。如果过补偿，则过补偿相的电压升高，造成控制、保护元件等用电设备因过电压而损坏；如果欠补偿，则补偿相的回路电流增大，线路及断路器等设备由于电流的增加而导致发热被烧坏。这种情况下用传统的三相无功补偿方式，不但不节能，反而浪费资源，难以对系统的无功补偿进行有效补偿，补偿过程中所产生的过、欠补偿等弊端更是对整个电网的正常运行带来了严重的危害。据有关资料介绍，某地综合楼是集商场、银行、办公、车库、宾馆为一体的一类高层建筑，总建筑面积万。主要用电设备有空调机组、水泵、风机及照明灯具等，其中照明灯具均为单相负荷，功率因数在之间。低压有功计算负荷，其中，照明用电有功负荷，其它负荷基本为空调、风机、水泵、电梯等三相负荷。补偿前无功功率，若整体功率因数补偿到，需补偿，补偿后无功功率。原设计采用低压配电室并联电容器组三相集中自动补偿，工程竣工投入使用后，经常出现仪器、灯具等用电设备烧坏或不能正常使用等情况，影响正常经营和工作。经现场测试，发现低压馈线回路三相负荷不平衡，差距很大，电流差异大，最大相电流差为；检测母线电压，三相母线电压有的高达，有的低到。通过分析是三相电容自动补偿造成的结果。对于三相不平衡及单相配电系统采用分相电容自动补偿是解决上述问题的一种较好的办法，其原理是通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相，根据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的补偿，对其它相不产生相互影响，故不会产生欠补偿和过补偿的情况。该装置的控制模块和数据采集模块采用新型单片机和大规模集成电路，开关模块采用大功率晶闸管，实现电容器组的零电压投入和零电流切除，无合闸浪涌电流冲击，无火花和谐波干扰。产品特点如下：（）实现了控制模块的数字化和智能化，开关执行单元无触点，确保了控制精度和运行的可靠性；（）全自动分相、分级按需补偿； （）可灵活设定过压、欠压、欠流延时等参数，具有完善的越限报警和过压、欠压、缺相、缺零、谐波越限保护缩闭功能，保证系统安全运行； （）实时数字式测量、显示电网中的主要参数：功率因数、电压、电流、谐波电压及电流、有功功率及电度、无功功率及电度等； （）带有谐波分析，测量总的谐波失真（）以及次谐波电压及电流，为治理谐波提供准确的数字依据； （）采用“自愈式”电容器，具有使用寿命长、可靠性强、温升小、无需专门散热装置等优点； （）具有数据采集功能和标准的通信接口（），可实现远程实时监测和计算机联网管理； （）采用模块化结构设计，易于维护和升级。 从上述产品的功能可以看出，智能三相自动无功补偿能自动检测各相负载的功率因数，同时自动分相投入各相所需的电容补偿量，以使各相的无功功率补偿达到最佳状态，对于大量使用单相用电负荷，易产生三相不平衡的用电单位如住宅小区、宾馆、饭店、大型商场等民用建筑的配电系统有改善功率因数、提高电网效率、改善电压质量、节约用电、增大变器有功容量等显著效果，较大程度满足了“电网绿化”的要求。分组电容自动补偿的应用在低压电网中大量的用电设备为电感性，尤其是在大面积、大开间的商场、办公楼等日常生活和办公场所，大都会采用发光效果好的荧光灯进行人工照明。荧光灯具有光效好、寿命长、无污染等特点，属绿色光源。目前，民用建筑工程中大量使用电感型镇流器荧光灯，压它具有成本低、寿命长、维修工作量少、投资少等优点，但其启动时间长，功率因数低，约为，自身损耗大，加大了供配电系统网络损耗，造成了能源的浪费。通过电容补偿的方式来解决大面积商场、办公楼的感性负荷功率因数低的问题是目前设计中常用的方法。我们在设计中通常的做法有两种：在变配电所设置集中高压或低压补偿柜，对系统前端进行补偿，虽能满足供电部门对并网功率因数的要求，但对以下各级分支电路不作补偿，因此低压配电线路中无功电流大，从而造成线路截面和配电开关容量不能减小，且不能保证整个低压系统的供电质量；另一种做法是在每台用电设备或每盏照明灯具内设置电容器个别单独进行补偿，这种方式效果较好，对于厂矿企业使用的单台大容量用电设备比较适用，但对于大型商场等民用建筑来说，补偿投资成本太大，性价比低，安装分散，造成后期维修量大、维修困难，且电容器利用率低，实际应用并不理想，所以很少采用。在目前低压补偿电容器技术和制造质量、自动投切装置有了很大提高的前提下，笔者认为在这类民用建筑的配电系统中分组设置补偿电容，即根据建筑使用功能分区，用电较集中、电气设备功率因数较低的配电箱处设置电容补偿装置较为适宜。分组补偿可提高设备利用率，减少配电系统容量视在功率，由此可知在有功功率不变的前提下，提高功率因数可降低无功功率，减小配电系统的容量。 当功率因数由提高到时，设备利用率为： 即补偿后设备利用率提高了。在选用型号及截面相同的电缆时，减少了线路损耗根据公式：，线损，则： 即补偿后线路损耗降低了。分组补偿的可行性下面结合工程应用举例说明分组补偿的可行性。某地新华书店大楼由商场、书店营业厅、餐饮、宾馆、地下车库、办公室组成，属一类高层，功能较复杂。其中层为书店营业厅，单层面积约（标准层，每层均相同），其照明采用电感类荧光灯，功率因数较低。方案设计时只在变电所设集中补偿柜.层配电照明箱由变配电所采用一回路供电，开关为，空气绝缘母线槽选用一段，每层配电照明箱进线开关选用；分组每层设电容补偿比在变配电所设集中补偿柜电容器总容量要高出左右。但减少了开关、供电线路的投资，这部分费用相对于电容器的投资要高许多。每层在配电照明箱处设电容补偿并不增加配电箱的数量，只需将配电照明箱的尺寸加大，电容器装于箱内，这样也节省了低压配电室内电容补偿柜的占地面积。另因为补偿电容配置了智能控制器，产品模块化，具有数据采集功能和标准的通信接口（），可实现远程实时监测和计算机联网管理，便于检测、维护和升级。从上述举例可看出，根据各层配电照明箱的设置分组装设电容补偿的方式较好地解决了集中和个别设置补偿造成的线路中无功电流增大、相应配电线路截面及开关容量加大和补偿投资成本大、安装分散、后期维修量大、维修困难等问题。对于大型商场、写字楼等大量使用低功率因数设备的民用建筑设计应根据具体情况采用分组设置电容补偿方式比较合理LED在照明工程中的运用摘要： LED在照明工程中的运用已非常普遍，但照明设计人员苦于非常有限的产品选择，而生产企业研发的产品却难以找到市场。就这个问题文中讨论了LED在照明工程中是如何应用的，并提出了LED产品研发的设计要求，目的是使LED照明灯具的生产与研发更具有针对性。 关键词： LED 照明工程 应用过去10年来，在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。寿命长达10万小时，意味着每天工作八小时，可以有35年免维护的理论保障。低压运行，几乎可达到100的光输出，调光时低到零输出，可以组合出成千上万种光色，而发光面积可以很小，能制作成平方毫米。经过二次光学设计，照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的技术将为照明设计与应用带来崭新的可能性，这是许多传统光源所不可能实现的。认识的特点今天似乎全世界的目光都聚焦在这个新型的光源上，被誉为21世纪的绿色照明产品，甚至人们预言未来会大部分取代传统的光源。因为它具有寿命长、启动时间短、结构牢固、节能、发光体接近点光源（有利于的灯具设计）、薄型灯具，灯具材料选择范围大，不需要加反射器，低压，没有紫外辐射，尤其在公共环境中使用更加安全等特点。再加上光源的生产可实现无汞化，对于环境保护和节约能源更具有重要意义。传统的主要应用于信号显示领域、建筑物航空障碍灯、航标灯、汽车信号灯、仪表背光照明，如今娱乐、建筑物室内外、城市美化、景观照明中应用也越来越广泛。但是目前光源的寿命还不能达到所标出的100，000小时，实际寿命约在50，000小时左右，这主要与其散热方面的问题有关。在很小的空间里，随着功率的加大，半导体组件就会过热。再者，白色还不能达到普通灯泡所具有的亮度。在照明工程中的应用方向 1、建筑物外观照明对建筑物某个区域进行投射，无非是使用控制光束角的圆头和方头形状的投光灯具，这与传统的投光灯具概念完全一致。但是，由于光源小而薄，线性投射灯具的研发无疑成为投射灯具的一大亮点，因为许多建筑物根本没有出挑的地方放置传统的投光灯。它的安装便捷，可以水准也可以垂直方向安装，与建筑物表面更好地结合，为照明设计师带来了新的照明语汇，拓展了创作空间。并将对现代建筑和历史建筑的照明手法产生了影响。 2、景观照明由于不像传统灯具光源多是玻璃泡壳，它可以与城市街道家具很好的有机结合。可以在城市的休闲空间如路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺进行照明。对于花卉或低矮的灌木，可以使用作为光源进行照明。隐藏式的投光灯具会特别受到青睐。固定端可以设计为插拔式，依据植物生长的高度，方便进行调节。 3、标识与指示性照明需要进行空间限定和引导的场所，如道路路面的分隔显示、楼梯踏步的局部照明、紧急出口的指示照明，可以使用表面亮度适当的自发光埋地灯或嵌在垂直墙面的灯具，如影剧院观众厅内的地面引导灯或座椅侧面的指示灯，以及购物中心内楼层的引导灯等。另外，与霓虹灯相比，由于是低压，没有易碎的玻璃，不会因为制作中弯曲而增加费用，值得在标识设计中推广使用。 4、室内空间展示照明就照明品质来说，由于光源没有热量、紫外与红外辐射，对展品或商品不会产生损害，与传统光源比较，灯具不需要附加滤光装置，照明系统简单，费用低廉，易于安装。其精确的布光，可作为博物馆光纤照明的替代品。商业照明大都会使用彩色的，室内装饰性的白光结合室内装修为室内提供辅助性照明，暗藏光带可以使用，对于低矮的空间特别有利。 5、娱乐场所及舞台照明由于的动态、数字化控制色彩、亮度和调光，活泼的饱和色可以创造静态和动态的照明效果。从白光到全光谱中的任意颜色，的使用在这类空间的照明中开启了新的思路。长寿命、高流明的维持值（10，000小时后仍然维持90的光通），与灯和金卤灯的 50250 小时的寿命相比，降低了维护费用和更换光源的频率。另外，克服了金卤灯使用一段时间后颜色偏移的现象。与灯相比，没有热辐射，可以使空间变得更加舒适。目前彩色装饰墙面在餐饮建筑中的应用已蔚然成风。 6、视频屏幕全彩色显示屏是当今世界上最为引人注目的户外大型显示装置，采用先进的数字化视频处理技术，有无可比拟的超大面积与超高亮度。根据不同的户内外环境，采用各种规格的发光像素，实现不同的亮度、色彩、分辨率，以满足各种用途。它可以动态显示图文动画信息，利用多媒体技术，可播放各类多媒体文件。世界上目前最有影响的显示屏，当属美国曼哈顿时代广场纽约证券交易所，总计使用了18,677,760只，面积为10,736平方英尺。屏幕可以划分成多个画面，而同时显示，将华尔街股市的行情一目了然呈现在公众面前。另外崛起在上海浦东陆家嘴金融中心的震旦国际总部，整个朝向浦西的建筑立面镶上了长100的超大型屏，总计面积达到3600平方米。堪称世界第一。 7、与工业设计相结合是近年来欧洲产品设计师的宠儿，他们将作为产品设计元素的一部分，驰骋于想象的空间，将光、玻璃或其它材料结合在一起，成为美轮美奂的艺术品。产品研发亟待解决的问题是21世纪最具发展前景的高技术照明领域。作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保等显著优点，将是人类照明史上继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯的又一次飞跃。在半导体照明产品的外延生产、芯片制造、器件封装、集成应用等几个环节已初步形成比较完整的产业链，但在白光照明实现功能化照明方面存在着许多制约因素。因此，在目前的情况下，对照明产品开发与设计寄予以下希望： 1、满足人们对照明的个性化需求的模块化，为照明设计带来了便利，通过设计者充分合理的布局，使处于良好的工作状态。的产品在满足个性化照明方面是传统光源相形见拙的，产品形制的多样化将达到前所未有的程度。因此，产品个性化的研发与设计是所有灯具供货商必须要面临的最大挑战。 2、面发光产品考虑建筑的模数化面发光的必须与城市设计和建筑设计相结合，才能满足设计者的需求。例如作为地面铺装的夜间装饰，产品的尺寸与地砖的尺寸相协调，即符合模数的要求： 15015；200200；200100；300300；400200等。 3、小功率灯具设计城市夜景照明追求的不是亮度，而是艺术的创意设计，小功率的产品应该能够找到他的用武之地。发光角度小，方向性强，可作局部重点照明。问题是要给设计师提供有足够大的选择范围，外观上也应有美观的要求。可以肯定地说，将会在未来引领照明的时尚与新潮。 4、环保与节能，的合理利用绿色照明的概念是全球追随的生态设计目标。如果能将与太阳能电池组合，将会扩大的应用范围与场所。 5、大功率、高光效、高显色性的白光照明产品研发在照明领域的使用目前还受到技术水准和价格的限制，目前我国在照明领域应用的困难是白光光效不高（每瓦只有20流明左右），功率不大（几十毫瓦至一瓦）、价格贵。但是白光的发展前景看好，发光效率将达到 1001 ，单颗的输出功率达到10，大功率、高亮度集成封装技术的研究，包括驱动电路及特种灯具的开发，无疑是最终走入照明领域的关键。一旦光效和价格问题得到解决，将是未来照明的主体。1什么是LED？LED是发光二级管的英文缩写（Light emitting diode）,显示屏行业所说的“LED”特指能发出可见光波段的LED;2什么是像素？LED显示屏的最小发光像素，同普通电脑显示器中说的“像素”含义相同；3什么是像素距（点间距）由一个像素点中心到另一个像素点中心的距离；4什么是LED显示模块？由若干个显示像素组成的，结构上独立、能组成LED显示屏的最小单元。典型有“8*8”、“8*7”等，通过特定的电路及结构能组装成模组；5什么是DIP?DIP是Double In-line Package 的缩写，双列直插式组装；6什么是SMT?什么是SMD？SMT就是表面组装技术(Surface Mounted Technology的缩写)；是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺；SMD是表面组装器件（Surface mounted device 的缩写）；7什么是LED显示模组？由电路及安装结构确定的、具有显示功能、能通过简单拼装实现显示屏功能的基本单元；8什么是LED显示屏？通过一定的控制方式，由LED器件阵列组成的显示屏幕；9什么是插灯模组？优点和缺点是什么？是指DIP封装的灯将灯脚穿过PCB板，通过焊接将锡灌满在灯孔内，由这种工艺做成的模组就是插灯模组；优点是视角大，亮度高，散热好；缺点是像素密度小；10什么是亚表贴模组？优点和缺点是什么？亚表贴是介于DIP和SMT之间的一种产品，其LED灯的封装表面和SMT一样，但是它的正负级引脚和DIP的一样，生产时也是穿过PCB来捍接的，其优点是：亮度高，显示效果好，缺点是：工艺复杂，维修困难；11什么是3合1？其优点和缺点是什么？是指将R、G、B三种不同颜色的LED晶片封装在同一个胶体内；优点是：生产简单，显示效果好，缺点是：分光分色难，成本高；12什么是3并1？其优点和缺点是什么？3并1是由我们公司在同行业内首先创新并开始使用的，是指将R、G、B三种独立封装的SMT灯按照一定的间距垂直并列在一起，这样不但具有3合1所有的各个优点，还能解决3合1的各种缺点；13什么是双基色，伪彩、全彩显示屏？通过不同颜色的发光二级管能够组成不同的显示屏，双基色是由红、绿或黄绿两种颜色组成、伪彩是由红色、黄绿、蓝色三种不同颜色组成、全彩是由红色、纯蓝、纯绿三种颜色组成；14什么是发光亮度？LED显示屏单位面积所发出的光强度，单位是cd/m2,简单说就是一平方米显示屏发出的光强度；15什么是亮度等级？整屏亮度在最低到最高亮度之间的手动或自动调节的级数；16什么是灰度等级？在同一亮度下，显示屏从最暗到最亮之间的技术处理级数；17什是么是最大亮度？在一定的环境照度下，LED显示屏个基色在最大亮度和最大灰度等级时；18什么是PCB?PCB 是(Printed Circuit Board的缩写)印刷电路板；干式变压器在工程中的选型及应用1、干式变压器的温度控制系统干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的，今对TTC-300系列温控系统作一简介。(1)风机自动控制：通过预埋在低压绕组最热处的Pt100热敏测温电阻测取温度信号。变压器负荷增大，运行温度上升，当绕组温度达110时，系统自动启动风机冷却；当绕组温度低至90时，系统自动停止风机。(2)超温报警、跳闸：通过预埋在低压绕组中的PTC非线性热敏测温电阻采集绕组或铁心温度信号。当变压器绕组温度继续升高，若达到155时，系统输出超温报警信号；若温度继续上升达170，变压器已不能继续运行，须向二次保护回路输送超温跳闸信号，应使变压器迅速跳闸。(3)温度显示系统：通过预埋在低压绕组中的Pt100热敏电阻测取温度变化值，直接显示各相绕组温度(三相巡检及最大值显示，并可记录历史最高温度)，可将最高温度以420mA模拟量输出，若需传输至远方(距离可达1200m)计算机，可加配计算机接口，1只变送器，最多可同时监测31台变压器。系统的超温报警、跳闸也可由Pt100热敏传感电阻信号动作，进一步提高温控保护系统的可靠性。2干式变压器的防护方式根据使用环境特征及防护要求，干式变压器可选择不同的外壳。通常选用IP20防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入，造成短路停电等恶性故障，为带电部分提供安全屏障。若须将变压器安装在户外，则可选用IP23防护外壳，除上述IP20防护功能外，更可防止与垂直线成60角以内的水滴入。但IP23外壳会使变压器冷却能力下降，选用时要注意其运行容量的降低。3干式变压器的冷却方式干式变压器冷却方式分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。4干式变压器的过载能力干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况(起始负载)、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关，若有需要，可向生产厂索取干变的过负荷曲线。如何利用其过载能力呢?笔者提出两点供参考：(1)选择计算变压器容量时可适当减小：充分考虑某些轧钢、焊接等设备短时冲击过负荷的可能性-尽量利用干式变压器的较强过载能力而减小变压器容量；对某些不均匀负荷的场所，如供夜间照明等为主的居民区、文化娱乐设施以及空调和白天照明为主的商场等，可充分利用其过载能力，适当减小变压器容量，使其主运行时间处于满载或短时过载。(2)可减少备用容量或台数：在某些场所，对变压器的备用系数要求较高，使得工程选配的变压器容量大、台数多。而利用干变的过载能力，在考虑其备用容量时可予以压缩；在确定备用台数时亦可减少。变压器处于过载运行时，一定要注意监测其运行温度：若温度上升达155(有报警发出)即应采取减载措施(减去某些次要负荷)，以确保对主要负荷的安全供电。5干式变压器低压出线方式及其接口配合 干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。特别是新的SC(B)9系列，损耗和噪声降到了新的水平，更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。为适应这一情况，顺德特种变压器厂1996年在推出SC(B)8系列新产品的同时，在其干式变压器技术手册上首先向客户推出了标准封闭母线、标准横排侧出线以及标准立排侧出线等多种低压出线方式，1998年出版的SC(B)9系列干式变压器技术手册中，使上述低压出线方式得到肯定和进一步完善，受到客户、设计单位的普遍欢迎。近年来，设计单位逐渐熟悉并予选用，在此作简要介绍。(1)低压标准封闭母线：工程配线若选用封闭母线(也称插接式母线或密集型母线槽)，相应之变压器可提供标准封闭母线端子，方便与外部母排的联接。带外壳(IP20)产品，在外壳顶盖上配套提供封闭母线法兰；不带外壳(IP00)产品，只提供封闭母排接线端子。(2)低压标准横排侧出线：当变压器与低压配电屏并排放置时，为方便其端子间的联接，变压器可提供低压横排侧出线，通常与GGD、GCK、MNS等低压屏相配，变压器厂与开关厂要签署接口配合纪要，确认配合接口详尽尺寸，保证现场安装顺利。(3)低压标准立排侧出线：与横排侧出线相似，当选用多米诺屏等母排为竖向布置的低压配电屏时，变压器可提供低压立排侧出线。目前，我国树脂绝缘干式变压器年产量已达10000MVA，成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。随着低噪(2500kVA以下配电变压器噪声已控制在50dB以内)、节能(空载损耗降低达25%)的SC(B)9系列的推广应用，使得我国干式变压器的性能指标及其制造技术已达到世界先进水平。由中国建筑标准设计研究所负责组织，中国纺织工业设计院主编、顺德特种变压器厂协编的国家建筑标准设计图集干式变压器安装已经编制完成并出版，经国家建设部批准的图集号为99D268。，由各省市建筑设计标准站在全国公开发行。图集提供了适用于各种场所的干式变压器布置、安装方式，针对变压器与低压PC屏的接口配合列出了多种方案供设计、施工选择。随着干式变压器的推广应用，其生产制造技术也获得长足发展，可以预测，未来的干式变压器将在如下几方面获得进一步发展。(1)节能低噪：随着新的低耗硅钢片，箔式绕组结构，阶梯铁心接缝，环境保护要求，噪声研究的深入，以及计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入，将使未来的干式变压器更加节能、更加宁静。(2)高可靠性：提高产品质量和可靠性，将是人们的不懈追求。在电磁场计算、波过程、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系及可靠性工程等方面进行大量的基础研究，积极进行可靠性认证，进一步提高干式变压器的可靠性和使用寿命。(3)环保特性认证：以欧洲标准HD464为基础，开展干式变压器的耐气候(C0、 C1、C2)、耐环境(E0、E1、E2)及耐火(F0、F1、F2)特性的研究与认证。(4)大容量：从502500kVA配电变压器为主的干式变压器，向1000020000kVA/35kV电力变压器拓展，随着城市用电负荷不断增加，城网区域变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大型厂矿等负荷中心，35kV大容量的小区中心供电电力变压器将获广泛应用。(5)多功能组合：从单一变压器向带有风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线及侧出线等多功能组合式变压器发展。(6)多领域发展：从以配电变压器为主，向发电站厂用变压器、励磁变压器、地铁牵引整流变压器、大电流电炉变压器、核电站、船用及采油平台用等特种变压器及多用途领域发展。其中，用于城市地铁及轨道交通的干式牵引变压器，电压有10、20和35kV三个等级，容量有800、2500和3300kVA，为减少谐波污染，从12脉波整流发展到24脉波整流；举世瞩目的长江三峡世界最大的840000kW发电机的励磁变压器，已由顺特厂研制成功，并通过了国家验收。 可以预言，21世纪的配电变压器将属于性能优越、低噪声及节能的树脂绝缘干式变压器。电抗器电力网中所采用的电抗器，实质上是一个无导磁材料的空心线圈。它可以根据需要布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流。如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求， 常在出线断路器处串联电抗器， 增大短路阻抗， 限制短路电流。 由于采用了电抗器，在发生短路时， 电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。 电抗器reactor 依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器。按用途分为 7种：限流电抗器。串联于电力电路中，以限制短路电流的数值。并联电抗器。一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。通信电抗器。又称阻波器。串联在兼作通信线路用的输电线路中，用以阻挡载波信号，使之进入接收设备。消弧电抗器。又称消弧线圈。接于三相变压器的中性点与地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，以补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。滤波电抗器。用于整流电路中减少竹流电流上纹波的幅值；也可与电容器构成对某种频率能发生共振的电路，以消除电力电路某次谐波的电压或电流。电炉电抗器。与电炉变压器串联，限制其短路电流。起动电抗器。与电动机串联，限制其起动电流。磁性滤波器1前言 随着各种电子设备、电视网络、程控交换机、移动通信机及办公自动化的日益普及，电子系统中的电磁环境越来越复杂，电磁干扰（EMI）现象日益严重，并且成为影响系统正常工作的突出障碍。美国是世界上最先感受到电磁污染引起潜在问题的国家之一，为了减小、抑制和消除电磁干扰，美国联邦通讯委员会（FCC）在1980年代初就制定了强制实施的控制电磁干扰的极限以及相应的标准（MIL-STD-461B等）。近几年，我国也在逐步等同采用或等效采用美国这方面的标准，并制定了我国的国家标准（GJB151-86等），把电磁兼容问题也提到了议事日程上1。 电磁干扰按其能量传播的方式可分为辐射干扰和传导干扰两种。对于辐射干扰，采用屏蔽技术来消除效果最好；而对于传导干扰，采用磁性滤波器件来消除、抑制则是最有效和最经济的方法。并且将抗EMI元器件安置到尽可能靠近干扰源的地方，还可有效减少辐射干扰的产生。 抗EMI磁性器件按其抑制或吸收传导干扰的工作原理又可分为吸收式抗EMI滤波器和组合式抗EMI滤波器。本文即对这两类抗EMI滤波器件的工作原理、常见类型及适用场合作一阐述，并简要论述近来年来抗EMI滤波器发展的热点及预测其发展的趋势。 2吸收式抗EMI滤波器 吸收式抗EMI滤波器在结构上相当于一个绕线或穿心的磁芯线圈，这类滤波器主要是利用磁性材料的阻抗频率特性来达到抑制EMI的目的。我们知道，当将一磁导率为的磁芯插入电感量为0的线圈中（假设忽略线圈的损耗），则该线圈的复数阻抗可表示为：式中，等效于电阻；等效于电抗；为角频率；、分别为磁芯磁导率的实部、虚部。 在材料的截止频率以下，阻抗主要由贡献，而当工作频率超过材料的截止频率以后，急剧下降，而下降到一定程度以后变化逐渐缓慢，远大于，此时阻抗主要由贡献。并且由于阻抗与角频率成正比，磁导率下降对阻抗的降低效果小于频率上升对阻抗的升高效果，因此随频率的提高，阻抗仍在不断升高，直到由于分布电容影响，构成了低阻抗的通道及材料磁导率虚部进一步下降，阻抗才达到一峰值后开始缓慢下降。总的来说，磁芯线圈在高频段时的阻抗远大于其在低频段的阻抗。磁芯线圈阻抗的频率特性如图1所示。这样，对于频率低于磁性材料截止频率的有用信号，磁芯线圈仅相当于一个低阻抗的电感器，信号很容易通过。而对于高频段的干扰，磁芯线圈的阻抗很大，成为一个高效的干扰衰减器。 在吸收式抗EMI滤波器中，磁芯线圈作为干扰信号的衰减器，一般都是跟信号源、负载串联使用的。其等效电路如图2所示。铁氧体元器件对EMI信号的衰减（插入损耗），按下式计算：其中A为信号源阻抗，F为铁氧体磁芯阻抗，B为负载阻抗。在需要衰减的EMI频段，铁氧体的阻抗F比信号源阻抗和负载阻抗B在数量级上高很多，因此，通常情况下，衰减量都很大，甚至可把衰减公式近似为 一般来说，为了达到最佳的干扰滤除效果，希望吸收式抗EMI滤波器在干扰的中心频段具有最大的阻抗值，而滤波器阻抗的峰值频率点一般又与磁芯材料的截止频率成正比，即与磁芯材料的起始磁导率成反比。因此，为了满足滤除不同频段电磁干扰的要求，用于吸收式抗EMI滤波器的材料必须加以系列化。图3为Ferroxcube公司抗EMI滤波器系列材料的阻抗频率曲线2，可见，对于不同的抗EMI材料具有不同的阻抗峰值频率点，分别针对滤除不同频段的干扰。吸收式抗EMI滤波器按其具体用途可分为小信号滤波器、中间(intermediate)滤波器和电源滤波器三大类。小信号滤波器主要用于吸收多股并行信号传输线上附加的干扰，如交换机数据联线、计算机主机-显示器联线、主机-驱动器联线干扰等等。此类滤波器一般制作成多孔平板状或扁平盒状，每条信号线相当于都通过了一个单匝的磁芯。对于不同的干扰频段，要求滤波器具有不同的阻抗峰值频率点，这可通过选择不同的材料来实现，而阻抗的大小则主要由磁芯的长度来控制。 对于中间滤波器，其安置的位置颇有讲究。如果已知道某个元件是干扰产生的源，如晶体管或MOS管引起的过冲现象，可将滤波器做成引脚磁珠，直接安置在晶体管或MOS管的引脚上，以尽可能地防止干扰的传播。如果引起干扰的元件不易确定，但是干扰传输的途径能够明确，如高速数字时钟线，则可将滤波器制作成穿心磁珠或SMD磁珠，连接在干扰传输线上，达到抑制干扰的目的。为了进一步提高滤波能力，还可采取绕多匝线圈或添加旁路电容的方式来实现。如果只知道干扰由某块PCB板产生，则滤波器需安装在此PCB板与系统其它部分所连接的线路上，这也可采用穿心磁珠来实现，如果需要更大的阻抗，还可采用多孔磁珠，让线路按一定规则穿过多孔，直到满足阻抗要求为止2。此外，还有一类宽频带扼流圈也属于此类滤波器，一般为环形，让所有可能产生干扰的线路都穿过或绕制在磁芯上面，它的优点是宽频带及高阻抗，这种扼流圈要特别注意各线路之间的相互绝缘及有效降低分布电容。 对于电源滤波器件，由于线路上通过的电流一般较大，所以要特别注意磁芯的饱和问题。这类滤波器包括开关电源中应用的共模扼流圈、电源线路扼流圈等等。电源共模扼流圈的结构如图4所示。虽然差模电流能够相互补偿，但在实际生产中，两个绕组不可能做到完全对称，使得1和2的电感量不相等，从而也会对磁芯产生一定的偏置效果，因此也应该注意磁芯的饱和现象，最好选择s较大的磁芯来制作。1和2的差值（12）形成的差模漏电感e和x电容器同时也组成L-N独立端口间的一只低通滤波器，在一定程度上也可抑制电源线上存在的差模EMI信号。对于电源线路上专门的差模扼流圈，由于承受的偏置电流大，目前最理想的材料是选择复合磁粉芯，它是将金属软磁粉末经绝缘包裹压制退火而成，相当于把一集中的气隙分散成微小孔穴均匀分布在磁芯中，不但材料的抗饱和强度增大，而且磁芯的电阻率比金属软磁材料增大了几个数量级，从而可应用在较高的频段内。磁粉芯的起始磁导率不是很高，为了获得高阻抗，可通过增加匝数来实现。 3组合式抗EMI滤波器 组合式抗EMI滤波器又称为反射式滤波器或复合LC型滤波器。它是利用巴特奥斯或切比雪夫滤波器的设计原理和理论，根据在交流状态下电容的通高频阻低频、电感的通低频阻高频的特性，将电感和电容组合连接成电路，使其具有一定的滤波功能。滤波要求不同，选用的LC组合及对电感和电容值的要求也不同。复合LC噪声滤波器电路通常采用型、T型及型电路及它们的组合等，使滤波器对信号源阻抗匹配，让所需要的信号几乎无衰减地通过，而对高频干扰呈现大的阻抗失配，使由信号源传导到滤波器输入端的干扰大多数被反射回源，而由滤波器输出端反向传输的高频干扰也被反射回负载。由于其所具有的双向抑制性，在实际应用时，要使滤波器的端口处与源端和负载端产生最大的阻抗失配，这样才能使滤波器对电磁干扰的衰减等于自身网络的衰减再加上输入和输出端口所产生的反射。因此，在滤波器结构的选择上，必须充分考虑源端阻抗和负载阻抗的情况。对于常用的型、T型及型组合式滤波器，其结构选择的规律如图5所示。 在组合式抗EMI滤波器中，由于其电容和电感在高频时容易受到分布参数的影响，甚至发生谐振现象，使滤器插损性能急剧下降，因此，它一般只适用于抑制频率相对较低的干扰。但其滤波效果可通过调整电感电容值或滤波阶数来改变，因而在抑制频率不是太高的干扰时，组合式滤波器能够产生更佳的除噪效果，适用于对付强大的噪声及需要充分去除噪声的地方，并且其抑制噪声的频段变化也很灵活，针对性可以很强。吸收式滤波器由于消除了器件分布参数的作用，能够很好地保证其高频插损性能，因此多用于抑制高频的干扰，如果将组合式滤波器和吸收式滤波器适当串联使用，则可满足系统宽带内的高性能插损指标。 4抗EMI滤波器的发展趋势 电子系统的小型轻量化的发展，促使抗EMI滤波器也不断朝小型化、片式化方向发展。多层片式抗EMI器件就是近年来随着高密度表面组装技术（SMT）的发展而发展起来的一种新型表面贴装元件（SMD），由于其小型化的潜力很大，成为近年来研究和开发的热点。这些抗EMI元器件包括片式磁珠型EMI/RFI抑制器、片式电感器、片式组合式（LC型等）滤波器、片式扼流圈等。在尺寸上，美国已制定出相关的标准，如1008(1.0mm0.8mm)，0805，0603，2012等型号。由于这类抗EMI器件对采用的铁氧体材料有特殊的要求，不仅要求其烧结温度低、电阻率高、而且要不与内导体发生反应，因此，近年来人们花费了大量的精力和财力研究降低该系统材料的烧结温度以及改进其电磁性能，取得了不少有价值的成果36。随着片式抗EMI器件尺寸的进一步缩小，如何在小尺寸滤波器上获得大的电感量或阻抗值将是今后需重点研究的内容。另外，为适应IC电路小型化精密印制板电路抗EMI的需求，对薄膜型组合式滤波器的研究也逐渐增多。上世纪90年代后期，美国泰克公司、日本东北大学先后开发出薄膜型和薄膜LC抗EMI滤波器，使用频段在11000MHz之间，最大插损达到25dB。由于这种抗EMI器件完全采用薄膜工艺来完成，有望实现更高的集成度。 此外，一些新型磁性材料的应用，也为抗EMI滤波器的发展注入了新的活力。纳米晶软磁合金，如Finemet具有与钴基非晶磁性合金相匹敌的高磁导率(16000)，还具有与铁基非晶合金相近的高饱和磁通密度(s1.35T)，C570，高温下的磁稳定性很好，非常适合用作共模扼流圈及零相电抗器等7，性能远优于传统材料制作的相应滤波器件。但目前此类材料的成本较高，成为其发展的最大障碍，如何有效降低此类材料的生产成本，将是决定其能否走向产业化的关键。另外，随着电子系统高频化的发展，电磁干扰的频段也越来越高，为了抑制更高频段的干扰，具有更高使用频段的Co2Z材料，复合(磁、介电)双性材料也将逐渐应用在抗EMI器件中。尤其是复合双性材料，在高频下既可利用其软磁特性制作电感，也可利用其介电特性制作电容，因此非常适合于组合式抗EMI滤波器的制作。 总之，磁性滤波器的发展始终是顺应电子系统的发展趋势的。如何进一步实现滤波器的小型化、集成化、高效化将是今后很长一段时间内不变的研究和发展主题。 电压互感器工作原理电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。图为电磁式电压互感器原理接线图，电压互感器的特点是：(1)容量很小，类似一台小容量变压器；(2)二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。电压互感器的一、二次线圈额定电压之比，称为电压互感器的额定电压比。即：kn=U1n/U2n其中一次线圈额定电压U1n是电网的额定电压，且已标准化(如10，35,110，220，330，500千伏等),二次电压U2n，则统一定为100(或100/)伏，所以kn也标准化。PT:Potential Transformer的缩写PT，电压互感器，英文拼写Phase voltage Transformers，是将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。也称作TV。 工作特点和要求：1、一次绕组与高压电路并联。2、二次绕组不允许短路（短路电流烧毁PT）,装有熔断器。3、二次绕组有一点直接接地。4、变换的准确性接线形式有：单相接线、V-V接线、Y-Y接线、Y0/Y0/接线。使用电压互感器应注意以下事项： 1）电压互感器的二次侧在工作时不能短路。在正常工作时，其二次侧的电流很小，近于开路状态，当二次侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备。 2）电压互感器的二次侧必须有一端接地，防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。 3）电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子的极性。以保证测量的准确性。 4）电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为安全检修用。 5）一次侧并接在线路中 电容式电压互感器 1、概述 电容式电压互感器（简称CVT）,1970年研制出国产第一台330KVCVT,1980年和1985年研制出第一代和第二代500KVCVT,1990年和1995年研制出第三代和第四代500KVCVT,30多年来积累了丰富的科研、开发设计和生产经验，在国内开发出一代又一代的CVT新产品，带动了国产CVT的发展。CVT最主要的特点是： 耐电强度高，绝缘裕度大，运行可靠。 能可靠的阻尼铁磁谐振。成功采用新型组尼期，严格进行质量控制，确保出厂的每一台CVT均能在从低到高的任何电压下有效阻尼各种频率的铁磁谐振。 优良的顺变响应特性。当一次短路后其二次剩余电压能在20MS内降到5%以下，特别适应于快速继电保护。 具有电网谐波监测的专利技术。 2、应用 电容式电压感器可在高压和超高压电力系统中用于电压和功率测量、电能计量、继电保护、自动控制等方面，并可兼作耦合电容器用于电力线载波通信系统。如有需求，可提供用于谐波电压测量的内部附件及外部接线端子。 （1）安