雷击对电能质量的影响——Dranetz电力士的电能质量解决方案
每年夏季都是雷暴高发的季节，雷击的瞬间产生的高频瞬态能量非常巨大，所以保护好设施和设备，使其避免受到雷击的损害显得很重要。做好防护的第一步是确保电能质量分析仪能够捕获电能质量异常事件，但是在现实中往往很难捕捉到这些事件。“瞬态”一词在电能质量监测设备的规格表中被定义为从1/4周期的衰减到亚微秒的脉冲瞬态，根据IEC / IEEE的定义，均方根变化是指持续时间超过1/2个周期的事件，而瞬变则是短于1/2个周期的事件。因此，如果一个典型的电能监测仪器在一个周期内以128次采样电压并触发RMS变化，就只能捕获到典型的1.2 x 50微秒的闪电脉冲瞬态，而你的监测仪最多只有33%的几率捕捉到这种事件。
如果你的监测仪能够通过1MHz或更快的采样率来捕获高频瞬态，或者使用高频、可复位的双峰值监测器，那么你捕捉到这些电能质量事件的成功率将大大提高。峰值监测器能将高频电路集成到一个峰值保持电路中，并且保存最大的幅度值，一直到它被重置。如果它经常被重置，比如一个周期重置128次，它就能捕获闪电产生的瞬态电压，并对设备没有任何负面的影响。
那么雷暴期间最常见的电能质量事件有哪些？电能监测设备又是如何捕获这些事件的呢？以直接或耦合雷击到供配电线路为例，这个供配电线路设施有许多的浪涌抑制器，包括TVSS(瞬态电压浪涌抑制器)设备。当电压试图攀升到预设定的值以上时，这些元件能够降低阻抗，从而使大量的能量转移到接地导体或者相对相中，不让它对负载造成伤害。
当这些TVSS设备正常工作时，230V交流线路的峰值电压通常低于350V，电压处于安全范围内。许多电能质量在线监测设备能够设置500V的峰值或更高的瞬态触发电压，但当受到雷击并且TVSS工作时，这些电能质量监测设备却没有触发电能质量事件，在这种情况下，不能当作什么事件也没有发生，因为雷击确实产生了一个明显的电流瞬变，也就意味着这股能量必须流出去。而我们的峰值监测器触发电流瞬变的电能质量监测设备能够捕获这个数据并评估TVSS的性能。
但是，如果TVSS工作并且电压正常，特别是没有明显的设备损坏的情况下，我们为什么还要关注这个电能质量事件呢？因为，TVSS每次受到雷击，即使这个雷击是非常微小的，它也会失去一些转移能量的能力。当它受到雷击的次数足够多的时候，TVSS就可能会损坏而停止运行，在我们不知情的情况下就失去了保护电路设施的功能。 当你通过监测电流和电压瞬变的事件，就可以看到闪电瞬变确实影响了电气系统，TVSS设备也发挥了它们的作用，并确定这些设备性能是否正在退化，是否需要在更严重的故障发生之前更换。换句话说，有效的监测仪器可用于在破坏性故障发生之前及时发现并安排维护，优化缓解设备并最大限度地提高电力系统的可靠性。
我们来看一下数据:电压A和电流C在上游，而电压B和电流D在负载附近，前两幅图显示了电路中没有TVSS时的电压和电流的波形，在相同的位置同时出现了1038V的峰值电压和92A的瞬态电流。第三张图是瞬变的波形放大后，典型的闪电脉冲瞬变的快速上升和稍慢的衰减的波形。
最后两幅图表示当相同的瞬态产生额定400V的浪涌抑制时发生的情况。在设备的上游，电压被限制在400V以上，但电流上升到360A，下游电压低于400V，电流却只有5A， 很显然，是这个装置发挥了作用。但是如果在线监测设备的触发峰值电压设置的是500V，就会捕捉不到进入TVSS电路的瞬态信号，不能触发电流瞬态事件。如果使用250V峰值电压的TVSS，就算使用高频瞬态电压来监测，在电压触发监测器上错过事件的可能性也更大。这些数据表明电能质量监测仪器的重要性，该仪器可以在电力设施被雷击摧毁之前真正捕捉到高速电流瞬态。
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