稳波泄流装置在变电站控制机房的应用

1、基于变电站控制机房稳波泄流装置的研究及应用【摘要】近年来国家对电网上产生的异常大电压、大电流及其产生的谐 波群的危害越来越重视，在GB/T 19271.3-2005等相关标准中提出了多种关 于对浪涌电压、电磁脉冲防护的要求。SPD也由此发展成为一种标准件产品， 但是市场上的SPD产品良莠不齐，价位和质量相去甚远，而且SPD产品对电 网和使用信号的保护不全面等缺点也越来越清晰的显露出来。伴随着电力系 统智能化的要求，电力系统控制机房内所有控制设备的安全和传输设备信号 的准确传输成为智能化变电站的基础，所以有必要对变电站控制机房里的设 备实施全保护和监测。【关键词】电的质量 电磁环境 雷电电磁脉冲

2、 谐波群 异常谐波【引言】电的质量对变电站控制设备的安全运行有着很大的影响。供 电质量恶化会导致用电设备的效率和功率因数降低，导致信息传输失真 或者错误，增加其损耗，寿命缩短等相关问题的出现。供给设备的电能品质的优劣程度，通常以电压、频率和波形等指标 来衡量。理想情况下，电力系统应以恒定的工业频率（50 Hz）和正弦波 形，按规定的电压水平向用户供电。但往往在供电网络上会出现正弦波 的畸变、电压波动和闪变、谐波群和谐波耦合等等的问题。电网频率的 偏差、谐波含量、三相不平衡以及电压波动和闪变等，均会直接影响设 备的力矩和发热，从而影响生产功效和产品质量；电网谐波含量的增加， 将导致电气设备寿命缩

3、短，网损加大，系统发生谐振的可能性增加，同 时可能引起继电保护和自动装置误动，仪表指示和电度计量不准以及通 信干扰等一系列问题。同时大电压和大电流产生直接的设备损坏，也带 来了大量的谐波群。就以雷电来说，它产生大电压和大电流同时，还产 生了大量的电磁环境及雷电电磁脉冲(LEMP)，并在100KHZ频率上产 生能量很大的谐波群，直接或间接的危害了电网的使用。所以改善供电 质量减小自身对系统的干扰和恶化，对于电网的安全、经济运行，保障 控制机房设备的正常工作以及降低能耗等均有重要意义。【方法和原理】众所周知电网的质量是由电压和频率所决定的，去除大 电压和谐波群也只能从这两个方面来监控，我们来看看稳

4、波泄流装置的工作 原理和方法：1.稳波：去除大电压产生的谐波群；因为大电压产生的谐波属于电网上的异常频率，在稳波泄流装置里有一 套异常谐波的监测系统，它是由接受电路、分析电路和响应电路来组成的。 通过速度很快的CPU由高向低记录下异常谐波的两个峰值之间的时间， 由此计算出异常谐波的频率，通过响应电路，调节容抗和感抗，达到去 除异常谐波的目的。容抗于频率成反比：XC=1/(2 n fc)监测出频率f，通过调节容量c,调节XC容抗，降低某频率段上对地 的阻抗，达到去除某段谐波的目的。感抗于频率成正比：XL=2n fL监测出频率f，通过调节L,调节XL感抗，降低某频率段上对地的阻抗， 达到去除某段谐

5、波的目的。2.大电压大电流的去除：电气回路中因为外界由于干扰突然产生大的尖峰电压或者电流时，装 置在极短的时间内导通分流，从而避免大电流和电压对回路中其他设备 造成损害。设计采用多级放电一体化，每级又由多种器件复合电路组成放电。其 内部结构为许多路MOV、GDT、TVS和辅助电路组成的多级放电电路。 能充分取各种器件的长处避其短处，发挥其各自优势，使得泄流功能非 常优良。组合后能克服MOV受冲击老化后漏电电流增大，GDT有续流 问题，TVS管放电电流小等特点，发挥了 MOV响应时间快放电电流大， GDT漏电电流小，TVS管响应时间快精度高等优点，真正做到了扬长避 短，使其整体性能更加优良。复合

6、电路的优势：器件一：氧化锌压敏电阻(MOV)MOVfn 成2斑屈也偏高，赴其压敏勉压的约3MOVfn 成2斑屈也偏高，赴其压敏勉压的约3僖.在我霓 屡敏电灰应是484V,因此单 残座不会低于1200V.3分布电家大.MOV伏安特性图优占：1响应较快,能做到50n以虬2戒也电流也能做到较大,能做到1OOKA (8/2OU 5). 款点：1 4器件二：气体放电管（GDT器件二：气体放电管（GDT）优亥：绝缘电阻火，分布也澈小.2祇先放电信，板间也压低，一般为20V3赦也电流菽大,最大4OKA（8/2OUS） -N !A：1 士#黑:金8曳雷2成压偏嵩，能在22OV底路上使用的GDT. 一般都大于1

7、000V.3响应一般在100ns.4击穿电压误差大,一锻20%器件三：瞬态二极管（TVS）设计的复合组合放电电路，极大的利用了各器件的优点，相互弥补了各器件的缺点其具有明显的优势：残压低：采用组合电路和均压技术，降低了残压。漏电流控制在7uA。放电电流做到100KA以上。反应时间快。实现横向（差模）及纵向（共模）全方位保护。多路热脱扣技术，防止多次雷击和组合雷击。【结论】本文通过剖析稳波泄流装置的原理及组成，说明了稳波泄流装置 能够有效的去除异常电压产生的大电流、大电压及谐波，可以有效的改变电 网质量，能为变电站控制机房的设备提供可靠的安全保障。主要参考文献：1、建筑物防雷设计规范.中华人民共

8、和国国家标准，GB50057-942、防雷与接地安装.中国建筑标准设计研究院出版，20033、防雷规范标准汇编.中国气象学会雷电防护委员会2005.74、苏邦礼，崔秉球，伍望平，苏宇燕雷电与避雷工程.接地装置.广 州：中山大学出版社，1996.115、British Standard Code of Practice for Protection of Structures Against Lightning6、张金玉，陈先禄，黄勇长效固体材料的电性能研究.避雷接地 装置地网改造技术资料汇编7、 刘尔燕电子设备的接地技术.广州：广东建筑电气，1995，68、 林维勇译国际建筑物防雷规范.建筑电气，1990，39、北京市建筑设计院，北京供电局，北京市建筑工程局电气安