時間：2023-03-23 15:19:25
序論：在您撰寫電力法論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
其具體包括以下幾方面的內(nèi)容：第一，通過對電力電子技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)將傳統(tǒng)發(fā)電機直流勵磁轉(zhuǎn)化為由中頻交流勵磁和電力電子整流相結(jié)合的方法，并且在推廣應(yīng)用過程中取得了良好的效果，其運行的可靠性也得到了提高。第二，電力電子技術(shù)的應(yīng)用有效地改變了水輪發(fā)電機的變頻勵磁。發(fā)電頻率取決于發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，采用了電力電子技術(shù)后，將水輪發(fā)電機直流勵磁轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l交流變頻勵磁。當水流量減少時，提高勵磁頻率，可以把發(fā)電頻率補償?shù)筋~定，延長水輪發(fā)電機的發(fā)電周期，解決水力發(fā)電中發(fā)電機工作時間受季節(jié)性水流量影響而導致的頻率無法調(diào)節(jié)、浪費較多水能的問題。這對大型水力發(fā)電設(shè)施來說，具有巨大的經(jīng)濟效益。
2電力電子技術(shù)的未來發(fā)展趨勢
從近幾十年的發(fā)展歷程中我們可以看出，半導體的發(fā)明與應(yīng)用有效地推動了電子技術(shù)的快速發(fā)展，其中晶閘管等電力半導體在這一過程中發(fā)揮了重要的作用。在進入20世紀70年代后，半控型晶閘管形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術(shù)理論研究和半導體制造工藝水平的不斷提高，先后研制出GTR、GTO、功率MOSFET等自關(guān)斷全控型第二代電力電子器件。近期研制的以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容量高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展，這又是一個飛躍。步入20世紀90年代后，電力電子技術(shù)得到突飛猛進的發(fā)展，與該技術(shù)有關(guān)的產(chǎn)品也得到進一步升級，大都朝著智能化、模塊化方向發(fā)展，逐步形成了電力電子技術(shù)的三步走模式及理論的研發(fā)，產(chǎn)品的研制、產(chǎn)品的應(yīng)用，成為國際科研領(lǐng)域的新星，成為經(jīng)濟社會發(fā)展的熱門行業(yè)。但是，就目前我國電力電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，還不容樂觀，其中電力半導體器件的研發(fā)與應(yīng)用同西方發(fā)達國家相比，還存在較大的差距，還比較落后，所以，如果在21世紀國際電力電子技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，我國半導體器件的落后狀態(tài)得不到改善，將直接影響我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，因此，對于我國電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢來說，仍然任重而道遠。
3結(jié)語
當前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用,實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。
1.電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學,向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產(chǎn)物。
1.2逆變器時代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)?。這時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計算機技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓撲結(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達到預知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源
大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進一步減小。
國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓撲結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。
3.1高頻化
理論分析和實踐經(jīng)驗表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進行改造,成為“開關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計,達到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復提供充分的時間。
3.3數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。
3.4綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓撲的不斷出現(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實際需要的推動下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。
1.1常見的竊電方式
用戶用電的信息全都記錄在了電能表上，一些不法分子的竊電方法也全都是針對電能表的。比如：對電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)做一些技術(shù)上的調(diào)整，就能實現(xiàn)電表轉(zhuǎn)速的減慢、停轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，從而達到非法竊電的目的。筆者認為，現(xiàn)今的竊電措施主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，無表竊電。這種方式表現(xiàn)為用戶沒有經(jīng)過批準私自接線或者惡意破壞已裝的電能表，從而達到竊電的目的。第二，欠壓竊電。這種方式是通過采用某種手段改變電表內(nèi)部的電壓線路或者造成線路故障使之計量異常來實施竊電的。第三，欠流竊電。這種方式是基于諸如二次開路等方法通過改變電表內(nèi)部的電流回路使之電流異常，最終使電表會計量錯誤。第四，移相竊電。這種方式是通過改變電表內(nèi)部的電壓和電流相位或者采用其他方法擾亂正常的電流電壓相位關(guān)系來實施竊電的。此外還出現(xiàn)了科技含量比較高的編程器竊電方式，具體是通過改變電能表的峰、平、谷的比例來避開高價時段，從而減低電費。
1.2非法竊電的特點探討
現(xiàn)如今，非法竊電呈現(xiàn)出各種各樣的特點。主要體現(xiàn)在：第一，主體多元化。以前的竊電主要是單個的用戶，分布范圍較小，社會危害程度低。但是隨著社會的發(fā)展，各方各業(yè)迅速發(fā)展起來，尤其是一些大企業(yè)考慮到采取一些竊電措施可以節(jié)約大量的經(jīng)濟成本，這種情況下，其危害范圍不斷擴大，危害程度逐漸加深。第二，竊電的技術(shù)含量不斷提升。第三，現(xiàn)在的竊電案件涉及的資金數(shù)額越來越大，動輒就上幾萬乃至百萬。大規(guī)模的竊電不但對電力基礎(chǔ)設(shè)施有極大損害，而且容易引發(fā)一系列的安全事故，形成竊電基礎(chǔ)上的二次危害。
2非法竊電的原因和危害分析
2.1非法竊電的原因?qū)е赂`電的原因
是多樣化的，但是主要集中在以下幾個方面：第一，電力檢查跟不上。近年來，電力需求不斷增加，電力基礎(chǔ)設(shè)施正在大規(guī)模建設(shè)。盡管電力系統(tǒng)在高速發(fā)展，但是與之配套的電力檢查發(fā)展卻有些滯后，一方面電力檢查的人員隊伍建設(shè)進展較小，另一方面，電力檢查的技術(shù)標準沒有及時的更新，導致用電檢查的質(zhì)量不斷下降，一些竊電行為難以察覺。第二，反竊電的技術(shù)相對比較落后。由于竊電的科技含量不斷增加，反竊電的技術(shù)措施必須及時跟進才能降低損失，但是現(xiàn)實情況是反竊電的技術(shù)仍然比較落后，甚至一些電力企業(yè)對有無竊電都無法正確的推算出來，也就難以做到及時跟蹤、監(jiān)控并采取措施加以治理了。此外，由于法律法規(guī)、電力企業(yè)職能改變、電力檢查程序相對不完善等因素也造成了竊電問題頻頻發(fā)生。
2.2非法竊電的危害
毫無疑問竊電行為無論是對供電企業(yè)還是給社會都會造成一定的危害。首先，竊電會給供電企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失，隨著現(xiàn)在竊電行為涉及的資金數(shù)額不斷加大，其經(jīng)濟損失也在逐漸的擴大，電能是電力企業(yè)獲取經(jīng)濟收益的基礎(chǔ)，正確的用電計量是電力企業(yè)正常收費的基本依據(jù)，竊電行為打破了這種關(guān)系，使電力企業(yè)蒙受了巨大的經(jīng)濟損失。其次，竊電行為對電力基礎(chǔ)設(shè)施造成了一定的損害，對供電安全和用電安全都產(chǎn)生了消極的影響，埋下了許多安全隱患?，F(xiàn)在，伴隨著竊電行為數(shù)量的不斷上升，電力事故和觸電人員傷亡數(shù)量也在逐漸上升，這必須引起我們的極大關(guān)注。
3電力行業(yè)針對反竊電采取的有效措施
3.1竊電線索的獲取竊電線索是發(fā)現(xiàn)竊電行為的基本前提
其獲取的主要方法有：第一，抄表員憑借經(jīng)驗可以直接獲取，一些比較明顯的竊電行為比如：計量柜的封印被損壞、表計封印被開啟等直接就可以通過抄表員的工作經(jīng)驗判斷出來。第二，供電所的工作人員根據(jù)配電線路的損耗報表仔細核對電表的抄表記錄，以發(fā)現(xiàn)存在問題的用電清單。比如：用戶的用電量在相鄰兩個月內(nèi)出現(xiàn)徒增或者徒減的情況。對問題比較大的，要對用戶的用電情況仔細核對。第三，供電企業(yè)可以嘗試與稅務(wù)部門合作，通過計算企業(yè)產(chǎn)品單耗的平均值確定用戶的用電范圍，再與實際數(shù)據(jù)相比較，從而發(fā)現(xiàn)可疑的竊電對象。第四，采用某種獎勵的形式鼓勵廣大的人民群眾對竊電行為進行監(jiān)督、舉報。第五，供電企業(yè)可以采用定期檢查或者不定期檢查的方式對用電用戶進行檢查，或者各個供電所采用交互檢查的形式，以便從中發(fā)現(xiàn)一些問題。
3.2反竊電的技術(shù)措施從技術(shù)原理上講
竊電行為主要分為兩大類：第一種是對用電計量設(shè)備動手腳，使之計量錯誤或計量實效；第二種是繞過計量裝置進行竊電，比如：在計量裝置前邊的一次回路上偷接電路，繞過計量裝置的計量，達到竊電的目的。據(jù)此我們可以針對性的采取一些技術(shù)措施：第一，對計量設(shè)備和計量柜都實行加封形式，計量設(shè)備加封以后安放在計量柜中。這樣一來，從根本上杜絕了不法分子對計量裝備做手腳的可能性。一旦封印被破壞或者采用偷接線路直接竊電的形式，都容易被電力工作人員直接察覺，獲取竊電線索。第二，對一些裝接容量比較大的企業(yè)用電用戶，在此基礎(chǔ)上還要采取附加的針對措施，比如：在計量柜門前再貼一個具有法律效力的專用封條等，封印條是否完好無損是判斷是否存在竊電行為的重要依據(jù)。第三，禁止無表接電。對于低壓的供電線路來說，采用絕緣化、電纜化的形式能有效的杜絕直接掛在電路上進行竊電的行為。第四，在變壓器低壓一側(cè)到計量柜接入端采用電纜出線形式再加上一些技術(shù)措施，可以防范繞越計量裝置進行竊電的行為。
3.3反竊電的組織措施
反竊電的組織措施主要是建立與電力基礎(chǔ)設(shè)施相配套的檢察隊伍，主要包含了兩個方面的考慮：第一，加強專業(yè)人員的引進。根據(jù)當?shù)仉娏A(chǔ)設(shè)施建設(shè)和發(fā)展的情況，不斷引進電力檢查的專業(yè)工作人員，使之在層次結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)上有積極的調(diào)整和轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)電力發(fā)展的人員需求。第二，加強企業(yè)內(nèi)部技術(shù)人員的培訓，不斷提升業(yè)務(wù)水平。
4結(jié)語
摘要：將概率方法應(yīng)用于電源規(guī)劃，結(jié)合**省“十一五”規(guī)劃進行發(fā)電可靠性評估和分析，對可靠性指標對應(yīng)的經(jīng)濟性等問題進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較分析，探討2010年**電力系統(tǒng)發(fā)電可靠性指標的合理取值范圍。
電力系統(tǒng)可靠性是指電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標準和所需數(shù)量不間斷地向電力用戶供應(yīng)電力和電能量的能力的量度。研究發(fā)電可靠性的主要目標是確定電力系統(tǒng)為保證有充足的電力供應(yīng)所需的發(fā)電設(shè)備容量。其分析方法有確定性的和概率性的2種，國內(nèi)目前通常采用的是確定性方法，而概率性方法能較好地綜合各種因素的影響，其評估技術(shù)在國際上已經(jīng)成熟?，F(xiàn)階段，我國發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標標準還沒有統(tǒng)一的規(guī)定，處于一種研究探索階段。本文結(jié)合**電網(wǎng)“十一五”規(guī)劃，對其發(fā)電可靠性進行評估和分析。
一、可靠性指標計算
預計2010年**省統(tǒng)調(diào)最大負荷為18200MW，用電量為93TW•h；統(tǒng)調(diào)主要電源裝機容量為20222.7MW(不含三峽電站和恩施州)。可靠性指標計算結(jié)果如下：2010年**電力系統(tǒng)電力不足期望值HLOLE為33.61h/a，電量不足期望值EENS為26332.8MW•h/a。
二、敏感性分析
為分析各相關(guān)因素對發(fā)電可靠性指標的影響程度，特從以下幾方面進行敏感性分析計算。
2.1負荷變化在其它各條件不變的情況下，最大負荷上下浮動，2010年**電力系統(tǒng)HLOLE值與負荷大小關(guān)系見圖1所示。負荷敏感性分析圖由圖1可見，負荷變化對發(fā)電可靠性指標有著明顯的作用，當最大負荷從推薦水平的120%減少時，HLOLE迅速降低，若負荷達到推薦負荷的105%，則HLOLE增加至基準負荷水平時的1.83倍;若負荷未達到推薦負荷水平(95%)，則HLOLE僅為基準值的56.9%，HLOLE隨負荷變化趨勢減緩。由上可知，當負荷越處于高水平時，其變化對HLOLE的影響越大。由于負荷發(fā)展水平受多方面因素的影響，負荷預測不可能與實際一致。隨著社會的發(fā)展，負荷越來越高，其較小的變化相對值，也會導致較大的絕對值變化，而且電源建設(shè)存在一定的周期。因此，更應(yīng)重視負荷的中長期預測，使之更接近實際水平，另一方面也說明在電源規(guī)劃中應(yīng)確定合理的HLOLE的取值范圍，使之具有一定的適應(yīng)能力。
2.2電源裝機由于電源建設(shè)項目受各方面因素影響較多，特別是在電力市場改革正在進行的今天，電源項目的投產(chǎn)期存在更多的不確定性。減少電源裝機對HLOLE有一定的影響，但略低于負荷變化的影響；而增加電源裝機對降低HLOLE的影響幅度小于因減少電源裝機導致電力不足期望值增加的幅度，即系統(tǒng)裝機容量越少，其變化對HLOLE的影響越大。從這一點也說明確定電力不足期望值的合理范圍的重要性。
2.3等效可用系數(shù)通過提高現(xiàn)有機組的等效可用系數(shù)，相當于增加系統(tǒng)的可用容量，經(jīng)濟性方面優(yōu)于新增機組方案。2005年**省火電機組的等效可用系數(shù)為91.90%，還具備一定的提高潛力。通過機組等效可用系數(shù)的浮動計算可知，隨著等效可用系數(shù)的提高，HLOLE不斷下降，在基準值上，可用系數(shù)平均降低4個百分點，相當于減少600MW的裝機容量，而增加1個百分點，其效果接近于增加300MW的裝機容量。因此加強技術(shù)水平和提高管理水平，提高機組的等效可用系數(shù)，在同樣裝機容量下，能有效地提高發(fā)電可靠性指標。
2.4強迫停運率2005年**省屬機組等效強迫停運率為2.18%。由于各機組的強迫停運率本身不高，因此其變化時對可靠性指標的影響相對要小些。機組強迫停運率在基準值基礎(chǔ)上，上下浮動30%對HLOLE的影響并不大，僅相差10%左右。即使機組強迫停運率增加一倍，對HLOLE的影響界于減少一臺300MW機組和減少一臺600MW機組之間；機組強迫停運率為零時，效果相當于增加一臺300MW機組和增加一臺600MW機組之間。
2.5電源結(jié)構(gòu)**電力系統(tǒng)一個重要特點就是水電比重大，截止2005年底，**電力系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)水電裝機比重高達65.8%，隨著三峽電站的建設(shè)投產(chǎn)以及水布埡等水電的開發(fā)建設(shè)，**電力系統(tǒng)水電比重仍將維持較高的比重。下面通過擬定不同的電源結(jié)構(gòu)方案，其可靠性指標計算結(jié)果?？梢?，不同的電源構(gòu)成對電力不足期望值HLOLE有影響，一般來看，相同裝機容量下，火電裝機容量比重高的系統(tǒng)其HLOLE要低一些，主要是因為水電存在受阻容量。從逐月計算結(jié)果看，火電裝機容量比重高的系統(tǒng)枯水期HLOLE明顯低于火電裝機容量比重少的系統(tǒng)，主要是因為水電枯水期空閑容量的增加，使其可用裝機減少。水火電的替代容量在0.875左右。當然，水電出力受各方面因素影響較多，計算結(jié)果與各個水電站有關(guān)，也與水電站的設(shè)計保證率有關(guān)。
2.6火電機組檢修**電力系統(tǒng)水電機組檢修一般安排在枯水季節(jié)，不影響電站出力。通過縮短火電機組的檢修時間，可提高發(fā)電可靠性指標?；痣姍C組檢修周期提高30%，其效果相當于減少系統(tǒng)一臺300MW的裝機;而降低30%，其效果界于增加系統(tǒng)一臺300MW和600MW的裝機之間。
2.7與電力電量平衡程序計算結(jié)果對照現(xiàn)階段，電源規(guī)劃軟件常用的是華中科技大學編制的《聯(lián)合電力系統(tǒng)運行模擬軟件(WHPS2000)》，因此，特對該軟件計算結(jié)果與發(fā)電可靠性計算指標進行對照。注:表中備用系數(shù)不包含機組檢修備用?？梢?，隨著備用系數(shù)的取值不斷下降，發(fā)電可靠性指標不斷增大，也就表明系統(tǒng)的發(fā)電可靠性變差，基本上是備用系數(shù)降低0.01，發(fā)電裝機可減少200MW，發(fā)電可靠性指標增加10%左右。由上述各計算結(jié)果可見，負荷水平和裝機容量的變化對可靠性指標影響最大。從電源構(gòu)成看，相同裝機容量下，水電比重大的系統(tǒng)其可靠性要差些，2010年**省的水電替代容量在0.875左右，從這方面看，水電比重大的區(qū)域備用系數(shù)應(yīng)高一些;從機組本身看，提高其等效可用系數(shù)比降低機組的強迫停運率的效果明顯;另外，在可靠性指標計算中，檢修是根據(jù)等備用原則安排，實際生產(chǎn)中，合理安排檢修計劃，提高機組的計劃檢修水平，逐步開展狀態(tài)檢修方法，也是提高發(fā)電可靠性的措施之一。
三、技術(shù)經(jīng)濟綜合比較
任何可靠性水平總是與經(jīng)濟性密切相關(guān)，當電力系統(tǒng)越來越復雜、電力用戶對供電質(zhì)量的要求不斷提高時，就需要用科學的可靠性理論來進行定量的研究。我國作為一個發(fā)展中國家，受到多種因素包括經(jīng)濟以及政治、社會因素的影響，一般認為可靠性指標的取值宜在1～2d/a之間。
停電損失與裝機成本計算與發(fā)電可靠性有關(guān)的指標是由電能價格來維持的，發(fā)電可靠性并非越高越好，需綜合考慮投資、停電損失及用戶的電價承受能力。發(fā)電可靠性成本就是電源建設(shè)的投資成本以及運行成本，而可靠性效益計算卻比較難，在進行成本-效益分析時，一般將可靠性效益計算轉(zhuǎn)化為對用戶的缺電成本計算。缺電成本計算與國民經(jīng)濟發(fā)展狀況、國情、電力系統(tǒng)發(fā)展水平等多種因素有關(guān)，目前采用的有以下幾種簡單的估算方法。(1)按GDP計算，即按每缺1kW•h電量而減少的國民生產(chǎn)總值計算平均缺電成本。(2)按電價倍數(shù)計算，根據(jù)對各類用戶進行缺電損失的調(diào)查和分析，用平均電價的倍數(shù)來估算缺電成本。如英國、法國、瑞典等。(3)按缺電功率、缺電量、缺電持續(xù)時間及缺電頻率計算，如美國等。以下分析僅考慮上述第一和第二種方法。2005年**省每kW•h電量對應(yīng)的GDP為9.62元，預計2010年停電損失費可達到12.3～15.5元/(kW•h);另一方面，目前，**省綜合電價水平在0.4元/(kW•h)左右，按50倍電價水平計算得到停電損失費用約為20元/(kW•h)。根據(jù)國產(chǎn)2×600MW機組的造價水平，折算到每年的發(fā)電成本約為900元/kW•a-1。據(jù)此，我們可以算出裝機變化成本與停電損失費用，進行成本-效益分析。可見，當停電損失費用取15元/(kW•h)，裝機成本始終超過停電損失;當停電損失費用取20元/(kW•h)，按成本-效益分析，可減少裝機容量在1800～2400MW之間；當停電損失費用取25元/(kW•h)，可減少裝機容量在1200～1800MW之間;當停電損失費用取30元/(kW•h)，可減少裝機容量在600～900MW之間;當停電損失費用取40元/(kW•h)，可減少裝機容量在0～300MW之間。
關(guān)鍵詞：電力電容器全膜發(fā)展
1概述
20世紀60年代后期，隨著聚丙烯電工薄膜的出現(xiàn)，電力電容器很快地從全紙介質(zhì)經(jīng)過紙膜復合介質(zhì)向全膜介質(zhì)發(fā)展，產(chǎn)生了全膜電力電容器。歐美發(fā)達國家在20世紀80年代初就已經(jīng)實現(xiàn)了全膜化，而當時我國才開始進行全膜電容器研究。20世紀80年代中后期，我國的主要電容器生產(chǎn)企業(yè)（桂林電力電容器廠、西安電力電容器廠、上海電機廠電容器分廠）分別從美國通用電氣公司（GE）、愛迪生公司和西屋公司引進了全膜電容器制造技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備，經(jīng)過消化吸收和改進，我國在20世紀90年代中期也實現(xiàn)了全膜化。
全膜電容器具有以下優(yōu)點：
①擊穿場強高（平均值達240MV／m），局部放電電壓高，絕緣裕度大；
②介質(zhì)損耗低（平均水平為0．03％），消耗有功少，發(fā)熱少，節(jié)能，而且運行溫升低，產(chǎn)品壽命長；
③比特性好（平均為0．2kg／kvar），重量輕，體積?。?/p>
④運行安全可靠。由于薄膜一旦擊穿，擊穿點可靠短路，避免發(fā)生由于紙介質(zhì)擊穿碳化造成擊穿點接觸不良而反復放電造成電容器爆裂的嚴重故障。
由于全膜電容器的顯著特點，因此，一出現(xiàn)就得到了的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品也得到了不斷的發(fā)展。目前，先進國家的全膜電容器的設(shè)計場強已達到了80MV／m，比特性已達到了0．1kg／kvar。我國的制造企業(yè)也正在努力研究、提高全膜電容器的技術(shù)水平。
本文就主要影響全膜電容器技術(shù)水平的三個主要因素，介質(zhì)材料、結(jié)構(gòu)、工藝進行簡要分析。
2介質(zhì)材料
全膜電容器的固體介質(zhì)材料是聚丙烯薄膜，液體介質(zhì)材料是芳香烴類的混合油，目前大多數(shù)企業(yè)使用芐基甲苯、苯基乙苯基乙烷，也有少數(shù)企業(yè)用二芳基乙烷。
2．1聚丙烯薄膜
聚丙烯薄膜最早由GE公司在20世紀70年代初應(yīng)用在電容器上，而且GE公司首創(chuàng)了電力電容器用聚丙烯薄膜生產(chǎn)技術(shù)（管膜法）。此后，西歐出現(xiàn)了平膜法生產(chǎn)技術(shù)。目前，我國引進了10多條管膜法和平膜法生產(chǎn)線，可以生產(chǎn)粗化膜（單面粗化和雙面粗化）和光膜（主要用于自愈式電容器），薄膜厚度最小可達4μm，全膜電容器所用的膜厚通常在10μm以上。
經(jīng)過20多年的發(fā)展，國產(chǎn)的聚丙烯薄膜性能與先進國家的已經(jīng)處于同一水平上，無論是電性能、機械性能還是工藝性能都基本接近，有的性能甚至超過先進國家的水平。以國內(nèi)電容器生產(chǎn)企業(yè)常用的15μm厚的粗化膜為例，國產(chǎn)膜與進口膜性能比較列于表1。
隨著全膜電容器技術(shù)水平的提高，厚度薄的聚丙烯薄膜的應(yīng)用越來越大，例如12μm及以下的薄膜將占主導地位。厚度減少后，薄膜制造廠的質(zhì)量控制難度將會增大，當然薄膜的性能穩(wěn)定性也會受影響。從國家標準GB／T12802－1996《電容器用聚丙烯薄膜》的規(guī)定中可見，12μm膜的（元件法）直流介電強度中值比15μm的低20MV／m（6％），10μm膜的的比15μm膜的低30MV／m（10％）。更主要的是薄膜越薄，電弱點越多，接GB／T12802－1996的規(guī)定，12μm以上的薄膜電弱點≤0．5個／m2，而10μm的≤0．6個／m2。如果按2m2／kvar計算，則一臺200kvar電容器可能會有多達200個的電弱點，即200個絕緣缺陷。對于高場強電容器，由于運行的場強提高了，選用更薄的薄膜，電容器的損壞幾率也會提高。因此，聚丙烯薄膜的性能必須得到提高以后才能應(yīng)用到更高電場強度（60MV／m以上）的全膜電容器。實際上，某些廠家薄膜的性能指標，比如介電強度和電弱點遠高于國標要求值，只是在質(zhì)量穩(wěn)定性上需加強控制，即可滿足高場強電容器的要求。
從試驗的統(tǒng)計得出，降低粗糙度可有效提高薄膜的電氣強度，減少電弱點。隨著電容器生產(chǎn)工藝的提高和液體介質(zhì)的發(fā)展，浸漬問題已經(jīng)得到解決。因此，為了提高薄膜的介電強度和減少電弱點，應(yīng)該使用單面粗化膜或粗糙度更小的薄膜生產(chǎn)高場強全膜電容器。即薄膜制造企業(yè)今后應(yīng)重點控制介電強度和電弱點這兩個指標。
2．2液體介質(zhì)
液體介質(zhì)應(yīng)滲透到電容器固體介質(zhì)內(nèi)的所有空隙，消除產(chǎn)品內(nèi)的殘存氣體，提高產(chǎn)品局放性能。因此，對液體介質(zhì)的基本要求有三個方面：
①介電強度高，一般要求達到60kV／2．5mm以上；
②析氣性好，能夠溶解和吸收更多氣體；
③粘度低，能夠充分浸漬和滲透聚丙烯薄膜。
目前普遍使用的芐基甲苯、苯基乙苯基乙烷和二芳基乙烷都能滿足以上要求，只是二芳基乙烷的粘度較高，低溫性能稍差。
如果用于生產(chǎn)高場強電容器時，液體介質(zhì)中還必須加入添加劑，以提高液體介質(zhì)的抗老化性能。
3結(jié)構(gòu)
全膜電容器主要有兩種基本結(jié)構(gòu)，一種是隱箔式結(jié)構(gòu)（也叫引線片式結(jié)構(gòu)，如圖1a），另一種是凸箔式結(jié)構(gòu)（如圖1b）。
為了改善電極的邊緣電場畸變，非凸出的鋁箔電極邊緣通常進行折邊處理，尤其在凸箔式結(jié)構(gòu)中普遍采用。由于隱箔式結(jié)構(gòu)需要引線片引出電極，存在接觸電阻和尖角，而且不適宜進行折邊處理，因此，隨著場強的提高，已逐漸淘汰，現(xiàn)基本采用凸箔式帶折邊的結(jié)構(gòu)。
固體介質(zhì)通常由兩層或三層粗化的聚丙烯薄膜組成。介質(zhì)的厚度對電極邊緣的電場畸變有影響，因此在選擇時要注意。
電極邊緣的電場強度Ee可按下式計算：
式中：εm—固體介質(zhì)相對介電常數(shù)；
εy—液體介質(zhì)相對介電常數(shù)；
d—電極間距離；
δ—鋁箔電極厚度；
E—均勻處的電場強度
從（1）式中可見，鋁箔折邊，相當于使δ增加一倍，因此，使邊緣電場下降到折邊前的（30%左右）。相反，如果選用較厚的聚丙烯薄膜或選用三層聚丙烯薄膜時，會使電極間的距離d增大，從而使邊緣電場畸變加劇，不利于產(chǎn)品運行。
實際應(yīng)用中，有的企業(yè)為了減少產(chǎn)品的串聯(lián)數(shù)，提高了元件電壓，在基本保持電場強度（E）不變的情況下，選擇了較厚的薄膜或選擇三層膜結(jié)構(gòu)。理論和試驗數(shù)據(jù)表明，這種結(jié)構(gòu)的局部放電性能最差，實際的運行損壞情況也證明了這一點。另外，有的企業(yè)為了降低薄膜弱點重合的概率，選擇三層膜結(jié)構(gòu)；從理論上分析，三層膜結(jié)構(gòu)確實可以減少弱點重合的概率，但三層膜結(jié)構(gòu)勢必要使用厚度更薄的薄膜，薄膜的性能（介電強度、電弱點）將會影響其效果，甚至適得其反。三層膜結(jié)構(gòu)即使可以減少弱點重合概率，實際應(yīng)用中還有一個因素必須考慮。在產(chǎn)品進行出廠耐壓試驗時，極間施加2．15Un的試驗電壓，如果三層膜中的一層存在電弱點時，所有電壓加在另外兩層膜上，以等厚的三層膜設(shè)計場強為55MV／m分析，其試驗耐受場強由118MV／m只上升到177MV／m，而薄膜浸油后的擊穿場強通常在200MV／m以上，即此臺電容器有可能通過出廠試驗而將隱患帶到電網(wǎng)中。兩膜結(jié)構(gòu)時，若其中一層存在電弱點時，其試驗耐受場強將上升到236MV／m，即出廠試驗時就可將有弱點的產(chǎn)品挑出，而保證出廠產(chǎn)品的質(zhì)量。實際應(yīng)用中，三層膜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品出廠合格率確實高于兩膜結(jié)構(gòu)，但其早期損壞率也高于兩膜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。
無論是兩層膜結(jié)構(gòu)還是三層膜結(jié)構(gòu)，最好選擇厚度相同的薄膜。
4工藝
電力電容器制造包括四個方面的工藝：機加工工藝；元件卷制工藝；真空浸漬工藝和油處理工藝。其中后三者為電力電容器的專業(yè)工藝。機加工工藝只影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，油處理工藝影響液體介質(zhì)的性能和質(zhì)量。下面重點分析元件卷制工藝和真空浸漬工藝。
4．1元件卷制工藝
元件卷制是在凈化間內(nèi)，利用卷制機，將固體介質(zhì)材料（聚丙烯薄膜）和電極材料（鋁箔）卷制成為元件的過程。
在元件卷制工藝中，潔凈度單位空間中懸浮的塵埃的顆粒是影響產(chǎn)品質(zhì)量的最主要因素，尤其對全膜電容器而言，由于薄膜具有靜電吸附的作用，很容易吸附環(huán)境中的塵埃。如果吸附的是導電性顆粒，會使極間電場畸變或產(chǎn)生浮動電位從而使介質(zhì)擊穿；如果吸附的是非導電性顆粒，顆粒在電場作用下會首先擊穿從而使介質(zhì)也擊穿。
4．2真空浸漬工藝
真空浸漬是利用加熱抽真空的方法將電容器內(nèi)的水份和氣體排除后，注入合格的液體介質(zhì)的過程。
真空浸漬工藝要解決兩個關(guān)鍵問題，一是如何盡可能地排除水份和氣體；二是如何使液體介質(zhì)能夠充分滲透產(chǎn)品內(nèi)的所有空隙。
根據(jù)真空理論，真空度越高，氣體的排除越徹底。但是，即使把真空度提高到1．33×10－1Pa，空隙的氣體分子密度仍高達3．2×1016個／m3，如果進一步提高到1．33×10－4Pa，氣體密度仍達到3．2×1013個／m3。再加上真空罐內(nèi)表面和產(chǎn)品表面的吸附氣體，想通過抽真空的辦法徹底排除氣體和水份是不可能的，也是不經(jīng)濟的，實際生產(chǎn)中，真空度最高只到1．33×10－1Pa。通過兩種途徑解決這個問題，一是利用液體介質(zhì)的溶氣能力將殘存的氣體溶解；二是在注入液體介質(zhì)的同時，繼續(xù)抽真空。隨著全膜電容器的電場強度的提高，必須采用邊注油邊抽真空的方法。
前面已經(jīng)分析過，薄膜之間具有靜電吸附作用，要使液體介質(zhì)充分滲透到薄膜之間確實很困難，但是壓力浸漬工藝的應(yīng)用有效地解決了浸漬問題。目前，實際應(yīng)用中的壓力浸漬工藝有兩種方式；一種是油位差壓力浸漬；另一種是利用外力的壓力浸漬。
油位差壓力浸漬如圖2所示。其高度差通常只有3m左右，因此壓力只有0．3MPa左右，而且頂上的儲油罐必須破空。油位差壓力浸漬工藝時間較長。
利用外力的壓力浸漬如圖3所示。其壓力可任意調(diào)節(jié)，可利用強壓力進行浸漬，而且不需破空，油路處于密封狀態(tài)。由于利用了強壓力，因此浸漬徹底，而且工藝時間較短。
如果壓力浸漬工藝效果能進一步提高，則對聚丙烯薄膜的粗化要求可以降低，進而使薄膜的性能提高，提高產(chǎn)品可靠性。
5結(jié)論
全膜電容器的技術(shù)水平的提高，必須重點研究解決以下四個方面的問題：
①聚丙烯薄膜的性能必須提高，尤其是厚度規(guī)格小的薄膜，隨著電場強度的提高，薄膜的介電強度和電弱點尤其重要；
②電容器結(jié)構(gòu)的選擇必須綜合考慮材料的性能和工藝水平；
持續(xù)幾年的飛速發(fā)展之后遼寧風電行業(yè)總裝機容量已位居全國前列。過快的發(fā)展也致使一些問題逐漸暴露出來。
（一）風電產(chǎn)業(yè)建設(shè)規(guī)劃不完善，“棄風限電”現(xiàn)象較為嚴重近年來，由于風電開發(fā)高度集中于“三北”地區(qū)（東北、華北和西北），風電建設(shè)規(guī)劃不完善、能源管理不到位，遼寧本地電量消納空間有限，電網(wǎng)外送能力又不足等原因，風電的并網(wǎng)難及市場消納問題開始凸顯?！皸夛L限電”現(xiàn)象比較嚴重。據(jù)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2012年遼寧省風電利用小時數(shù)為1732小時，風電運行限電比例達到10%以上。從業(yè)界經(jīng)驗看，1900小時為盈虧平衡點，所以情況仍然很嚴峻。2012遼寧用電負荷只增長了1%，而電源裝機卻呈現(xiàn)加速度增長。由于遼寧處于中國電網(wǎng)的末梢，電網(wǎng)的輸電能力不足，造成一些風電企業(yè)發(fā)出了電送不出電。此外，一些風電企業(yè)相應(yīng)的配套設(shè)施管理制度不完善，也是造成風電并網(wǎng)難的原因之一。
（二）風電產(chǎn)業(yè)投資主體單一，投資回報率低于社會投資平均水平目前，遼寧省風電投資以大型發(fā)電企業(yè)為主，其他投資較少。導致這種局面的原因與我國的風電發(fā)展戰(zhàn)略有關(guān)。過去一段時間里，我國一直鼓勵大規(guī)模的風電開發(fā)項目，只有資金實力雄厚的大型發(fā)電企業(yè)才具備項目需要的投資數(shù)額，其他投資主體很難與之抗衡。目前，我國現(xiàn)有的能源管理體系已經(jīng)不適應(yīng)風電等新能源發(fā)電技術(shù)的技術(shù)特性，缺乏新能源和電力系統(tǒng)頂層設(shè)計，風電發(fā)展與電網(wǎng)發(fā)展的協(xié)調(diào)性、電力系統(tǒng)運行靈活性有待進一步提高。有些電力企業(yè)由于盲目投資，導致的負債率提高。以投資金額計算，2013年，我國風電新增投資量較2012年減少約140億人民幣。風電產(chǎn)業(yè)的利潤水平連續(xù)下降，投資回報率低于社會投資平均水平，風電開發(fā)商積極性嚴重受挫。
（三）風電設(shè)備制造缺乏自主核心技術(shù)，相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)水平不高由于國家大力發(fā)展風電的導向，加之財政政策的支持，導致遼寧風電設(shè)備制造企業(yè)數(shù)量增加，其中許多企業(yè)規(guī)模過小，并不具備風電設(shè)備制造能力。這種“跟風”造成嚴重的人員的資金浪費，對遼寧風電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展形成不利影響，亟待相關(guān)部門對其進行行業(yè)管理和規(guī)范。遼寧省是中國制造業(yè)龍頭大省，具有較強的風電設(shè)備研發(fā)、制造能力。但對于風電設(shè)備制造的核心技術(shù)，目前還處于引進消化階段，如風電機組中控制系統(tǒng)和并網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備還需要從國外引進，成套設(shè)備的國產(chǎn)化程度不高，并網(wǎng)技術(shù)更是缺少自主知識產(chǎn)權(quán)，這將是制約遼寧風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個技術(shù)瓶頸。
（四）風電專業(yè)人才緊缺，制約風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展風電人才包括風資源評估人員、研發(fā)人員、工程師、制造企業(yè)工人、運維人員等。目前國內(nèi)開設(shè)風電專業(yè)的大學尚在少數(shù)，每年培養(yǎng)的風電人才也難以滿足企業(yè)需求。特別是一些技術(shù)性強專業(yè)技術(shù)人才極度缺乏。目前遼寧風電企業(yè)的員工，多數(shù)是來自其火電企業(yè)或他行業(yè)，缺乏風電專業(yè)基礎(chǔ)知識。專業(yè)水平差，一旦風機運行出現(xiàn)故障，一般技術(shù)人員很難做出故障診斷，更難有妥善處理辦法，這直接影響風力機運行狀態(tài)，甚至使用壽命。同時，不夠?qū)I(yè)化的現(xiàn)場人員不大具備發(fā)現(xiàn)風機運行過程中問題能力，無法及時準確地反饋風機運行問題，這影響了對風機設(shè)備的技術(shù)消化和改進。
二、對遼寧風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策建議
針對遼寧風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的風電建設(shè)規(guī)劃不完善、本地電量消納空間有限、棄風限電嚴重；風電產(chǎn)業(yè)投資主體單一；風電的關(guān)鍵設(shè)備及核心技術(shù)受限于國外；技術(shù)研發(fā)和管理人才匱乏等問題，提出幾點建議。
（一）抓住技術(shù)創(chuàng)新這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，加快適應(yīng)風電電網(wǎng)及其運行體系建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。未來風電產(chǎn)業(yè)將朝著海上風電、風車大型化、風力發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)日臻完善等趨勢發(fā)展?！笆濉笨茖W和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃提出，風電重點是發(fā)展5兆瓦以上風電機組整機及關(guān)鍵部件設(shè)計、陸上大型風電場和海上風電場設(shè)計及運營、核心裝備部件制造、并網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)度和運維管理等關(guān)鍵技術(shù)，形成從風況分析到風電機組、風電場、風電并網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)布局。解決遼寧風電“棄風限電”現(xiàn)象，可從加快海上風電開發(fā)、增強本地消納能力、加快外送通道建設(shè)等新技術(shù)應(yīng)用入手。遼寧省海上風能資源儲量豐富，但海上風電開發(fā)還基本處于空白。海上風電具有風速高、靜風期少，全負荷小時數(shù)多、環(huán)境影響小，靠近經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，距離電力負荷中心近，風電并網(wǎng)和消納容易等優(yōu)點。因此加快海上風電相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)，是解決資源中心與負荷中心分布不均衡，棄風限電嚴重的好辦法。探索風電清潔供暖，也可以作為促進遼寧風電本地消納手段之一。風電清潔供暖的基本模式是采用蓄熱電鍋爐替代燃煤鍋爐制熱，電鍋爐在夜間電網(wǎng)負荷低谷段用電制熱并將多余的熱蓄起來。蓄熱電鍋爐原則上白天不用電，利用夜間蓄存的熱能滿足白天供熱需要。這樣可以增加電網(wǎng)負荷低谷段用電量，從而為風電并網(wǎng)運行提供負荷空間，增加風電在當?shù)仉娋W(wǎng)消納的比例。除了積極推動風電本地消納之外，加快外送通道即特高壓輸電的建設(shè)，將東北風電市場擴大到“三華”市場也是解決遼寧電網(wǎng)負荷壓力的有效途徑。
（二）放寬投資主體限制，鼓勵各種投資主體參與風電開發(fā)根據(jù)國外經(jīng)驗，在分布式風力發(fā)電項目建設(shè)上應(yīng)注重拓寬投資渠道，加大對民營資本投資的吸引，鼓勵全民參與是促進分布式風力發(fā)電快速發(fā)展的主要途徑。要達到拓寬投資渠道目標，應(yīng)采取以下兩項措施：一是降低分布式風力發(fā)電項目的初始投資，使風力發(fā)電成本下降，風電價格大幅降低，具備與火電競爭的能力；二是建立健全風電投資管理的法律法規(guī)，使投資主體能夠清楚的計算出投資收益，增強投資者的投資信心。應(yīng)在建立多層次資本市場的戰(zhàn)略前提下，鼓勵各種投資主體參與風電開發(fā)，鼓勵成立國家級的風電開發(fā)擔保公司，完善產(chǎn)業(yè)貸款擔保模式，加大對風電行業(yè)參與和支持力度。建立完善的風電行業(yè)金融服務(wù)體系。建議各級金融機構(gòu)，根據(jù)分布式風力發(fā)電行業(yè)的特點，成立風電開發(fā)擔保公司，完善風電產(chǎn)業(yè)開發(fā)貸款擔保模式，分散和化解風電項目的投資風險。
（三）依托中國裝備制造業(yè)優(yōu)勢，強化風電自主創(chuàng)新能力遼寧是中國裝備制造業(yè)基地，具有風電成套設(shè)備制造的先天優(yōu)勢。遼寧風電制造企業(yè)應(yīng)該把握住機會，發(fā)揮自身優(yōu)勢，通過引進消化吸收國外先進風電技術(shù)，不斷提高風電核心技術(shù)的自主研發(fā)能力，提高設(shè)備的國產(chǎn)化水平。抓住機遇，使遼寧省成為國內(nèi)風電設(shè)備制造的龍頭，將遼寧風電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)輻射全國，乃至世界。當然，遼寧的風電企業(yè)也應(yīng)該保持清醒的頭腦，由于國家對于發(fā)展清潔能源的各項政策支持，導致這一領(lǐng)域熱度過高，競爭加劇，資金變得非常分散。盲目跟風，單純跟隨政策導向，缺乏核心競爭力，就有可能在這個朝陽產(chǎn)業(yè)里，把自己推向過剩的企業(yè)。擁有核心技術(shù)，是遼寧省風電企業(yè)發(fā)展的硬道理。當前，世界風電裝備制造企業(yè)發(fā)展的已經(jīng)呈現(xiàn)出國際化、大型化和一體化趨勢，全球十個最大的風電設(shè)備制造商占據(jù)了全球市場份額的96%，排名前4的風電設(shè)備制造商已經(jīng)控制了全球75%的市場份額。與國外企業(yè)相比，我國企業(yè)的生產(chǎn)成本具有比較優(yōu)勢，而且還有一些可發(fā)揮的優(yōu)勢，例如，因為中國國土廣闊，各地氣候差異較大，可根據(jù)不同氣候、風力情況量身訂做，研制出適合不同風電場用戶要求的裝備；對于大型化風電設(shè)備，國內(nèi)運輸具有運輸成本低的優(yōu)勢；進口設(shè)備的維護成本相當昂貴，而國內(nèi)企業(yè)則具有提供快速、便利的售后服務(wù)和低廉的維修成本優(yōu)勢。
目前，我國的風力發(fā)電設(shè)備在管理方面還沒有形成相對比較完善的體系，在實際的運行中，主要是依據(jù)相關(guān)的發(fā)電設(shè)備的評價和規(guī)則來進行制定。其中存在的指標類型有很多，包括可利用率、運行系數(shù)以及利用系數(shù)等等。具體來說主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1.1風電機組運行狀態(tài)
要想對風電機組的運行狀況進行深入了解，需要對其運行的實際狀態(tài)進行分析。
1.2風電設(shè)備管理指標
1.2.1單臺風電機組可利用率。具體來說，在風電機組可利用率的計算中，要嚴格按照科學的計算公式來進行，如下所示：單臺風電機組的可利用率=可用小時數(shù)/統(tǒng)計期間小時數(shù)×100%從這一公式中可以看出，單臺風電機組的可利用率和可用的時間以及統(tǒng)計期間的時間和經(jīng)過維修之后的使用壽命之間存在著密切的聯(lián)系。只有相關(guān)的數(shù)據(jù)進行掌握，然后通過精密地計算，才能夠?qū)崿F(xiàn)風電機組運行的安全性和可靠性。另外，在對其進行檢修和維護的過程中，需要對相關(guān)的故障問題進行分析，因為，故障問題的出現(xiàn)會直接影響到風電設(shè)備的可用效率，進而對管理指標的建立產(chǎn)生嚴重的影響。
1.2.2單臺機組運行系數(shù)。單臺機組的運行系數(shù)主要是在固定的周期范圍內(nèi)，機組的運行狀態(tài)和所用時間之間的關(guān)系。在對這一參數(shù)進行計算的過程中，需要充分考慮到電網(wǎng)系統(tǒng)的整體狀態(tài)，同時還應(yīng)該將不通風速作用下的電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)考慮到其中。和單臺機組的可利用率相比，單臺機組的運行系數(shù)完全可以反應(yīng)機組調(diào)度情況。
1.2.3單臺機組利用系數(shù)。這一參數(shù)就是指單臺機組的發(fā)電量在經(jīng)過折合之后運行的時間，這一系數(shù)可以對設(shè)備的運行強度進行反應(yīng)。同時，機組的磨損情況也可以通過這一參數(shù)來進行預測?？梢?，在對風電企業(yè)的發(fā)電設(shè)備進行管理和控制的過程中，對電臺機組的利用系數(shù)進行計算和預算具有較大的實際作用。
1.2.4單臺機組的處理系數(shù)。這一系數(shù)和單臺機組的可以利用率相對，更能夠?qū)C組的運行效率和實際的產(chǎn)能情況進行反應(yīng)。另外，還可以根據(jù)風速和風量的大小來進行具體的區(qū)別。由于單臺機組的的處理系數(shù)涉及到機組運行中產(chǎn)生的其他不同的系數(shù)，所以具有較大的復雜性。需要工作人員對這一問題加強重視，同時根據(jù)已有的系數(shù)和運行情況來對不符合機組運行的部分進行細致得調(diào)節(jié)和改進。充分應(yīng)用單臺機組的處理系數(shù)，提升設(shè)備管理指標體系的科學性。
1.2.5單臺機組非計劃停運有關(guān)指標。具體來說，從單臺機組的分計劃停運方面可以看出，主要涉及到的參數(shù)類型主要有以下幾種：單臺機組非計劃停運系數(shù)、停運效率、發(fā)生率等等。從這些參數(shù)中可以看出計劃停運和非計劃停運的具體狀態(tài)，從而對發(fā)電設(shè)備管理指標體系的建立提供重要的依據(jù)。
2對現(xiàn)行風力發(fā)電設(shè)備管理指標的改進及分析
2.1完善風力發(fā)電設(shè)備管理指標的價值化評價
現(xiàn)行風力發(fā)電設(shè)備管理指標重實物形態(tài)、輕價值形態(tài)評價。因此，應(yīng)該由原來單一的為保證完成生產(chǎn)任務(wù)轉(zhuǎn)向為實現(xiàn)企業(yè)總的經(jīng)營目標，由原來以技術(shù)指標為主的考核內(nèi)容轉(zhuǎn)向為技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合的考核內(nèi)容。設(shè)備資產(chǎn)保值增值率的計算應(yīng)考慮設(shè)備實際完好率對于期末設(shè)備總凈值的影響。設(shè)備利潤率指標數(shù)值越大，說明單位設(shè)備資金額取得的經(jīng)濟效果越明顯，它是企業(yè)設(shè)備管理工作在保證與推動有效生產(chǎn)情況下對企業(yè)經(jīng)濟效益所起綜合作用的具體體現(xiàn)。
2.2功效系數(shù)法在風力發(fā)電設(shè)備管理指標體系中的應(yīng)用
設(shè)備管理水平的提升就是尋求最佳平衡點?？梢詫Χ嘀笜诉M行加權(quán)綜合評判，按照相互矛盾指標的重要程度加權(quán)，評價其綜合指標值。也可以尋求相互矛盾指標各自的最佳點來評價。
2.2.1評價指標的無量綱處理。首先通過數(shù)學變換對設(shè)備管理各項評價指標進行無量綱處理。這樣做的目的是將各項評價指標的實際值分別轉(zhuǎn)化為可以同度量的設(shè)備管理指標分數(shù)。只有這樣才能把多個異量綱的評價指標綜合成一個總評價值。
2.2.2按各評價指標分數(shù)及其對應(yīng)的權(quán)重，應(yīng)用加權(quán)幾何平均法計算出設(shè)備管理指標體系綜合分數(shù)，然后依據(jù)檔次標準，對企業(yè)設(shè)備管理工作作出整體評價。
2.3其他設(shè)備管理指標的有益補充
設(shè)備現(xiàn)場管理考核指標。反映設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場的維護水平，包括反映生產(chǎn)現(xiàn)場6S活動開展和水平的指標，以及6S活動過程中發(fā)現(xiàn)的“6源”問題的解決情況。設(shè)備維修管理指標。例如，設(shè)備維修成本指標：備件資金周轉(zhuǎn)率、維修費用占生產(chǎn)成本比；設(shè)備維修質(zhì)量指標：設(shè)備大修返修率、維修計劃的準確率、帶缺陷運行機組比率等。
3結(jié)束語
