DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 3. 基于用户标识的身份认证协议 3.1. 认证流程 在组合公钥(CPK)体制中，组合密钥由标识密钥、系统密钥、更新密钥组成。标识密钥(Identity-Key)由实体的标识通过组合矩阵生成。系统密钥(System-Key)是由中心为各个体定义的随机序列，与标识密钥复合产生一阶组合密钥。更新密钥由个人自行定义，与一阶组合密钥再次复合，形成二阶组合密钥。 以此为基础我们引出了基于用户标识的身份认证协议。在本协议中用户私钥由两部分组成，第一部分为Keystone生成的标识私钥，第二部分私钥为用户自己生的伴随密钥，两者结合成为用户私钥。同理，公钥也由两部分组成，一部分为通过公钥矩阵生成为的标识公钥，另一部分为用户生的伴随私钥，两者结合为用户公钥。组合矩阵分为私钥矩阵和公钥矩阵。私钥矩阵仅存在于Keyetone中，公钥矩阵存在于用户客户端和各个服务节点。公钥矩阵和私钥矩阵均为32行32列，标识到矩阵坐标的映射是通过标识的HASH 变换实现的，将HASH输出结果调整成190比特的映射序列，每5比特决定一个列坐标或行坐标，具体生成过程参考文献 [ 6 ]。 本协议在生成过程中默认用户和Keystone已经协商有共享密钥，协议中用到的符号及描述如表1所示： Table 1 Notation of authentication protoco 符号 描述 KS keystone认证服务器 US 用户 S 其余服务节点 iskA 用户的标识公钥 IPKA 用户的伴随私钥 askA 用户的伴随私钥 APKA 用户的伴随公钥 SIG (∙) 签名操作 E (∙) 加密操作 H (∙) 散列操作 SK 用户与keystone共享密钥 CPKA 用户组合公钥 cskA 用户组合私钥 SKS keystone私钥 m 消息 AU 用户权限标识 ID 用户身份标识 || 字符串连接符 表1. 认证协议符号记法 1) 用户在生成请求Token时，首先在本地生成伴随密钥(用户自定义产生的伴随私钥askA和伴随公钥APKA)，并且将伴随公钥和请求信息一同发送给Keystone。 US→KS：E SK (APKA || m) 2) Keystone在返还给用户消息时，首先使用用户ID、时间戳T和权限计算散列函数值，然后再根据散列函数值(H(ID||T||AU))查找标识私钥矩阵得到标识私钥(iskA)，同时成标识公钥(IPKA)，然后对用户生成的伴随公钥和标识公钥进行点加运算，生成组合公钥CPKA，其中CPKA = APKA+ IPKA mod n，Keystone对伴随公钥进行签名，表示对用户该部分公钥的认可。最终Keystone将标识私钥、签名后的伴随公钥和组合公钥发送给用户。 KS→US：E SK (iskA || SIG SKS (APKA) || CPKA) 3) 用户在请求其余节点服务时，用组合私钥cskA (其中cskA = iskA + askA mod n)对自身ID、服务截止时间戳T (与第一次法送给Keystone服务的时间一致)和权限进行签名作为Token，并将Token、Keystone签名过的标识公钥，未经签名的标识公钥一同发送给服务节点。 US→S：SIG cskA (ID || T | |AU) || ID || T || AU || SIG SKS (APKA) || APKA 4) 服务节点分理出未经加密的原信息和T，先根据T验证用户申请是否过期，若失效则不提供服务。同时验证Keystone签名若通过则认可用户发送的标识公钥(APKA)，若不通过则拒绝服务，若以上两步验证均通过则进行以下验证。服务节点将原信息经过散列函数处理后根据本地标识公钥矩阵查找用户标识公钥(IPKA)，再将标识公钥与伴随公钥点加得到用户的组合公钥CPKA，利用公钥对签名信息进行验签。比较验签后的签名和与原信息经过散列函数是否一致，若一致则用户请求正确，若不一致则表示用户请求为伪造，拒绝提供服务。 本协议的认证流程如图5所示： 图5. 认证流程图 3.2. 分析总结 · 服务器无需保存用户公私钥，Keystone只需要保存私钥矩阵，各个其余服务节点只需要保存公钥矩阵即可验证用户身份和权限，由于私钥矩阵在中心，攻击者无法通过其余服务组件得到用户私钥，用户仅需保存好本次申请的私钥就能保证密钥安全性。 · 由于用户的一部分私钥由中心生成，且此部分私钥的生成与用户ID、截止时间和权限相绑定，用户无法做到伪造此部分私钥，故用户无法更改Token的有效时间和自身权限。保证了用户的权限。 · 此协议与UUID、PKI认证相比较，在验证Token有效性时无需通过Keystone辅助减少了对Keystone的压力，支持服务节点进行本地验证，验证过程简单快速。与Fernet认证相比，无需定期更换对称密钥，当用户Token过期后只需要重新申请即可得重新得到新的密钥。且此验证方法依靠组合公钥密码体制具有破密难度大、超大规模密钥管理能力、资源消耗小、管理简便、密钥本身直接证明标识的真伪而无需第三方证明的显著优点 [ 7 ]。 · 引文 [ 8 ] 采取了一种基于数字证书的身份认证方式，使用Ukey设备与用户名密码相结合，采用双层认证，用户在请求资源时，首先需要使用Ukey设备完成第一步认证，在得到证书后，还需向密码服务器发送认证，共需17次对话才能完成认证，虽然安全性大大提升，但是认证过程过于复杂。引文 [ 9 ] 采用了一种基于OpnenID的身份认证，本文与其相比，私钥中的伴随私钥为用户自己生成，并不在服务器中保存，增加了用户密钥的安全性。在引文 [ 10 ] 中身份认证协议依证书颁发机构CA颁发证书，在本文中依靠CPK组合公钥，给予用户主动设置部分私钥权力，私钥只有用户完全拥有，提升了安全性。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结束语 本文重点对OpenStack云平台中的基于Keystone的身份认证机制进行了研究，介绍了OpenStack中的各个组件的作用，着重分析了Keystone身份认证方式，深入探究原有的UUID，PKI，PKIZ认证方式优缺点。分析了云平台的安全策略和威胁并在原有的UUID，PKI，PKIZ和Fornet认证的基础上结合CPK双因子进行改进，减少了在验证用户身份时对Keystone的依赖，同时也降低了对于用户Token的存储，提高了用户身份认证时的效率。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 随着国家经济的飞速发展，工业污水与生活废水大量排出，湖泊富营养化现象越来越严重，本文通过对湖泊富营养化的成因以及危害的描述，希望能引起人们对水质问题的关注。 关键词 :富营养化，水质污染，人为干预 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 水质富营养化 每到夏季，大家去水边游玩时，有时会发现水面上有一层漂浮物，这层漂浮物有铁锈色、绿色、黄色，这种现象叫做水华，之所以会出现水华是因为淡水水体中藻类大量繁殖，这也表明了这片区域的水体出现了富营养化。水体富营养化我们可以理解为，水中的营养物质过多，引起了水中藻类及其他浮游生物的迅速繁殖，使水体溶解氧含量下降，造成藻类、浮游生物、植物、水生物和鱼类衰亡甚至绝迹的污染现象。20世纪60~70年代水华现象在我国各大湖泊中频繁出现。纵观我国主要淡水流域(巢湖、洪泽湖、太湖、洞庭湖和鄱阳湖)，其水质不容乐观，整体上已经处于富营养化水平，形式相当严峻 [ 1 ]。各国政府虽然认识到情况的紧迫，想要解决水污染问题，但由于立法、治理方案、治理费用等问题长期未能解决，所以富营养化问题没有得到有效控制。
system: [SYSTEM]

user: 2. 富营养化的原因 上千年来，人类为了生活方便喜欢择水而居。人类在湖边生活、畜牧、种地。这其中产生的污水不经过处理直接排到水里，已经污染了水质。随着社会的发展，人类使用化肥种地，经过雨水冲刷和渗透，以面源的形式使一定数量的植物营养物质最终输送到水体中。人类又在水边建起了工厂，工厂为了减少支出，把没有经过处理的工业废水直接排到了水里。这些污水中不仅含有像酚类、氰化物、重金属等直接对水中的生物造成毒害的物质还有大量的氮、磷、炭、微量元素等，它们流入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后，水生生物特别是藻类将大量繁殖，使生物量的种群种类数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。 到了夏季当水温达到25~30摄氏度时，会更加有可能产生富营养化。夏季是植物生长的季节，在这时气温温度升高风力较弱阳光充足，就算是水中氮磷的含量不高，植物也会疯狂繁殖。根据美国国家环保局湖泊富营养化阶段标准一旦水中的氮含量超过0.2 mg/L~0.3 mg/L，磷含量大于0.01 mg/L~0.02 mg/L，BOD大于10 mg/L，就说明这一区域的水体已处于富营养化。在自然界中，水体会从贫营养状态湖泊逐渐向中营养状态湖泊过渡，从中营养状态湖泊逐渐向富营养状态湖泊过渡。这是一种极为缓慢的过程，原先需要几个世纪才能完成这一自然变化。但由于人类的活动破坏了生态平衡，使得这一过程只需要经过几年就可以完成，造成了当今世界水质普遍恶化。
system: [SYSTEM]

user: 3. 水质富营养化的危害 水体富营养化会对水里的物种造成极其严重的危害，大量的水藻漂浮在水面会将阳光阻挡在外，使阳光难以穿透水面，造成水的透明度下降，从而减少植物的光合作用，光合效率的降低会影响植物的生长。当水藻死亡时会消耗掉大量的水中溶解氧，当溶解氧低于一定程度时，水里的鱼虾等生物就会缺氧而死，这会导致水生生物种类减少，水中生物多样性受到破坏。 “富营养化”的水面上有一层浮游藻类，另外加上一些死亡的藻类以及鱼类尸体漂浮在水面上，这对湖泊原本的生态景观会造成极大的不利影响。与此同时，湖泊水体中腐烂的鱼虾等水生生物在腐烂过程中会产生恶臭，极大地影响到了水体的景观价值。 有些湖泊是附近城市居民的饮用水来源，“富营养化”的水中含有超标的亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会增加癌变得可能性。
system: [SYSTEM]

user: 4. 北京麋鹿生态实验中心水质修复情况 北京南海子麋鹿苑博物馆(以下简称“麋鹿苑”)位于北京市大兴区，是我国一级保护动物—麋鹿的自然保护区，占地60 hm 2 ，其中水域面积8.3 hm 2 。麋鹿苑的水源一部分来源于小红门污水处理厂处理后的再生水，一部分靠自然降水获得。 麋鹿苑每年的6月、7月、8月3个月里都会出现严重的水华现象。麋鹿苑周边并没有企业和居民区，经科研人员研究发现麋鹿苑产生水华的原因有三点： 1) 麋鹿是湿地动物，它们经常在水里休息，它们的排泄物直接排在水里，增加了水里的氮磷含量； 2) 麋鹿苑水域里及河道两岸种植了大量植物，这些植物掉落的叶片在消解时也会增加氮磷的含量，水生植物在分解前期，水体总磷浓度迅速升高 [ 2 ] ； 3) 麋鹿苑的水是无法往外排出的，时间一长，水中氮磷含量常年累积就会在夏季出现水华现象。 麋鹿苑出现水华现象后，水面经常出现死鱼，严重影响了园区景自然观，影响了游客的愉快心情。而且出现水华现象的水质非常糟糕，水体内的大肠菌群和细菌总数数量超标，每年麋鹿苑都有麋鹿死于出血性肠炎，这种病多是由于饮用了不干净的水和食用了受污染的水生植物引起的。 为了治理水华现象，麋鹿苑保障部在水中增加了增氧装置、增加补水量、清除湖底淤泥等修复手段。经过治理后水中的氮磷含量有所下降，大肠菌群和细菌总数数量也有所下降，水华面积有所减少，这说明治理工作是有效果的。
system: [SYSTEM]

user: 5. 水质富营养化治理办法 目前国内水生态环境恶化，不仅造成了巨大的经济损失，危害民众的身体健康，而且严重制约了社会的可持续发展。目前我国的污水排放标准仍然沿用的是建国初期的标准，这让一些污染严重的工厂心安理得继续排放污水，加剧环境破坏情况。当务之急，一定要出台新的排污标准，关停或是迁走污染严重的工厂。另外一点就是加大科研投入和先进技术引入，从而提高污水处理能力，健全管理机制。 对于已经处于富营养化的水域可以采用化学增氧、人工曝气的方式增加水中的溶解氧含量，溶解氧的含量可以直接反映出水质污染程度。溶解氧含量高可以有效降解水体中的各类污染物，溶解氧含量低，不利于水中污染物的净化。另外根据研究表明在富营养化的水域中种植芦苇、菖蒲、美人蕉等水生植物可以净化富营养化水体，种植水生植物可以有效增加水中溶解氧含量，水生植物的茎、叶可以吸附藻类及颗粒性污染物。水生植物的根系上附着有微生物，微生物会降解有机物，促进植物的吸收，起到固氮作用，而且植物为了生长会吸收淤泥中的氮、磷。从而对水底淤泥中的总磷总氮能够进行有效控制 [ 3 ]。 近年来，有研究人员将人工湿地的应用范围被扩展到处理富营养化淡水水体领域 [ 4 ]。有研究 [ 5 ] 利用两套上行流–下行流人工湿地对MC质量浓度为0.117 µg/L原水进行处理，去除率分别为68.5%和34.6%，并认为细菌的降解作用可能是藻毒素去除的主要机制。 在选择水生植物时，要选取那些净化能力强、生命力顽强、利于空间配置的，这样人们可以根据周边环境选择栽种位置、数量再配合其它植物种植，可以形成较好的污染物净化能力和景观效果。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结束语 人与自然关系是相互依存的关系，人与自然共生共存，对自然的伤害最终会伤及人类自身。所以，我们要始终坚持绿色发展理念，持之以恒推进生态文明建设，要一代接着一代干，最终会呈现出“山青、水绿、天蓝”的景象，形成人与自然和谐发展新格局。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 文章通过对郴州市东河流域35个断面的氟污染调查，发现氟污染主要来自遗弃的矿洞矿渣，部分来自正在运营的采选企业，并提出了从根本上解决东河氟污染的方法。 关键词 :东河，氟，萤石 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 氟属于卤族元素，在自然界中分布广泛，丰度在地壳组成元素中排第13位。氟元素是生物体必需的微量元素，但过量摄取会造成氟中毒 [ 1 ]，可导致氟斑牙，出现氟骨症 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]，患者腰腿关节疼痛、关节僵直、骨骼变形，出现神经根、脊髓受压迫的症状和体征。对植物亦会产生较大影响，会提高水稻中的氟含量 [ 7 ]。 氟广泛分布于自然界中，氟的主要存在包括离子、分子，固体的氟化物、氟矿石等 [ 8 ] [ 9 ]。地壳岩土中的含氟矿物在百种以上，主要以萤石(CaF 2 )的形式存在 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]。中国是世界上萤石矿最丰富的国家之一，总保有储量1.08亿吨，居南非、墨西哥之后，处世界第3位，产量居世界第一位 [ 13 ]。已探明储量的矿区有230处，分布于全国25个省(区)，以湖南萤石最多，占全国总储量38.9%，其中郴州柿竹园储量达4590万t，品味(CaF 2 %) 21.74%，属于钨锡多金属伴生型萤石矿。 郴州市东河属于湘江流域，是湘江的发源地之一，起于柿竹园，流经白露塘镇进入东江。其发源地覆盖了于整个柿竹园矿区，达39平方公里(如图1所示)，日均径流量3.45万m 3 。近几年，东河干流断面氟化物一直处于超标状态。为了调查氟化物的来源，对东河流域的进行了采样、定位、监测。
system: [SYSTEM]

user: 2. 氟污染现状调查 2.1. 采样点位与分析方法 为了摸清每一条支流对东河的氟贡献，在东河流域布置了35个点位进行采样分析，其中包括1个主干流断面，3个次干流断面，31个支流断面，监测点位包括了所有流入东河的支流，各监测断面布局详见图1，点位名称详见表1。 现场对所有监测断面进行GPS定位，标注经纬度，测量流量，并取样带回实验室分析。样品采集回实验室后，按照《水质无机阴离子(F − 、Cl − 、 NO 2 − 、Br − 、 NO 3 − 、 PO 4 3 − 、 SO 3 2 − 、 SO 4 2 − )的测定离子色谱法》HJ84-2016标准方法，采用离子色谱仪分析。 2.2. 调查结果 对东河流域35个监测断面取样分析后，发现超出《地表水环境质量标准GB3939-2002》表1氟化物Ⅲ类质量标准1.0 mg/L的断面有20个，详见表2。其中氟浓度最高的点位是东坡多金属选厂河对岸2号山泉水和4号山泉水，分别达到了21.5 mg/L和18.8 mg/L。结合水流量，氟流量贡献值前八位是妹子垄方向来水、东坡多金属选厂河对岸2号山泉水、高湾丘尾矿库废水外排口、红旗岭山泉水、东坡多金属选厂大小沟、东坡多金属选厂河对岸4号山泉水、出口加工区来水、东坡金狮岭支流，对干流氟的贡献率达到了60.88%。 图1. 郴州市东河流域氟污染监测断面示意图 Table 1 Table of the names of the sections for the monitoring of fluorine pollution in the Donghe River Basi 林邑路东河桥(主干流) 赵家垅出水口柿竹园老公路桥(支流) 钻石钨边谷家尾矿库方向(支流) 钻石钨边王家垅方向来水(支流) 大浪桥右岸排水(支流) 出口加工区来水(支流) 高湾丘尾矿库废水外排口(支流) 八公里桥(次干流) 塘溪小溪(支流) 麻田河李平老尾矿库边(支流) 凉伞坪山泉水(支流) 红旗岭山泉水(支流) 东坡金狮岭支流(支流) 金狮岭溶洞(支流) 东河金狮岭上游(支流) 老采石场左边瀑布(支流) 老采石场右边瀑布(支流) 东坡小学旁(支流) 柴山尾矿库废水外排口(支流) 柴山尾矿库溢洪道排口(支流) 东坡多金属选厂大小沟(支流) 野鸡尾尾沙坝渗水(支流) 野鸡尾尾沙库库尾(支流) 野鸡尾小溪水入东河口(支流) 东坡多金属选厂河对岸1号山泉水(支流) 东坡多金属选厂河对岸2号山泉水(支流) 东坡多金属选厂河对岸3号山泉水(支流) 东坡多金属选厂河对岸4号山泉水(支流) 东坡多金属选厂河对岸5号山泉水(支流) 神合堂村(次干流) 妹子垄下游(支流) 柿竹园千吨选厂旁小溪(支流) 郴氟外入东河小溪(支流) 白露塘电站外排水(次干流) 富宏选厂外排水(支流) 表1. 东河流域氟污染调查监测断面名称表 Table 2 Monitoring results of fluorine pollution survey in the Donghe River Basi 编号 点位名称 氟浓度(mg/L) 氟流量(g/s) 1 东坡多金属选厂河对岸2号山泉水 21.5 0.921 2 东坡多金属选厂河对岸4号山泉水 18.8 0.184 3 大浪桥右岸排水 10.2 0.0446 4 东坡多金属选厂大小沟 4.97 0.244 5 高湾丘尾矿库废水外排口 3.42 0.871 6 东坡多金属选厂河对岸1号山泉水 2.9 0.0927 7 凉伞坪山泉水 2.35 0.0121 8 柿竹园千吨选厂旁小溪 2.3 0.0356 9 野鸡尾小溪水入东河口 2.25 0.090 10 赵家垅出水口柿竹园老公路桥 2.2 0.036 11 神合堂村 2.06 1.48 12 妹子垄下游 1.91 0.932 13 林邑路东河桥 1.6 6.37 14 野鸡尾尾沙库库尾 1.49 0.00619 15 八公里桥 1.36 3.60 16 白露塘电站外排水 1.33 1.22 17 红旗岭山泉水 1.32 0.380 18 郴氟外入东河小溪 1.3 0.0312 19 东坡多金属选厂河对岸5号山泉水 1.24 0.0344 20 麻田河李平老尾矿库边 1.09 0.0597 表2. 东河流域氟污染调查监测结果表
system: [SYSTEM]

user: 3. 结论与讨论 3.1. 氟来源分析 经过计算，三个次干流的氟贡献为98.9%。八公里桥方向来水氟贡献最大，其次是神和堂方向来水以及白露塘电站外排水。其中白露塘电站外排水是从八公里桥上游用水渠引过来，进发电机组发电后在八公里桥的下游汇入东河，氟的来源和八公里桥断面氟的来与一致。由此可将东河的氟来源分为两个次干流，神合堂村断面上游和八公里桥断面上游，氟贡献率分别为23.2%和75.7%。 八公里桥断面上游来水氟贡献率由高到低分别是东坡多金属选厂河对岸2号山泉水、红旗岭山泉水、东坡多金属选厂大小沟、东坡多金属选厂河对岸4号山泉水、东坡金狮岭支流、柴山尾矿库溢洪道排口、柴山尾矿库废水外排口、东坡多金属选厂河对岸1号山泉水、野鸡尾小溪水入东河口、麻田河李平老尾矿库边、东河金狮岭上游、东坡多金属选厂河对岸5号山泉水。神合堂村断面氟主要来自妹子垄、大垄沟和吊子岭。 综合上述信息，东河的氟主要来自东坡多金属矿周边的支流、尾矿库以及柿竹园整个矿区被遗弃的矿洞和矿场。目前正在运行的柿竹园多金属选厂及其附属设施外排水氟含量对东河氟贡献率不足30%，更多的氟来自废弃的矿洞和矿场。 柿竹园矿区属于钨锡多金属伴生型萤石矿，其采矿史可追溯到清朝，至今已有近五百年历史，在漫长的采矿历史长河里，氟的污染并没有引起人们的关注，也没有产生不良的后果。东河流域的发源地覆盖了整个柿竹园萤石矿区，本地值非常高，但萤石在水中溶解度极小，18℃时100 g水中只溶解0.0016 g。本次调查中金狮岭溶洞的氟含量未检出，说明在没有破坏的溶洞水里氟含量极低。而开采过程会改变氟的存在形式，经过破碎、浮选后不易溶于水的氟变成了可溶于水的氟，经雨水冲洗进入了东河。 3.2. 治理建议 长期采矿，遗留下了大量废弃的矿洞、矿渣，东河里的氟有70%以上来自废弃的矿洞和矿渣，针对于此，为了从源头上解决问题，应该将废弃的矿洞进行填实，把废弃的矿渣回填矿洞，再以土覆盖，种植灌木草坪，避免雨水的侵蚀，从而减少氟的流失，降低东河的氟含量，可从根本上解决问题。具体实施方案需进行详尽的调查，查明矿洞的数目和矿渣的数量，雨水流向，土方量等，制定切实可行的解决氟污染方案。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 受历史原因影响，柿竹园废弃的矿洞矿渣经雨水浸泡冲洗带走了大量的氟，使东河的氟含量超出了标准限值，由于两岸居民并未饮用东河的水，目前未发现氟中毒现象。东河水流量有限，汇入东江后，经过稀释，氟含量可达到地表水I类水质标准要求。为了能降低东河的氟含量，建议将废弃的矿渣回填矿洞，上面覆土，种植植被，隔绝与水的接触，从而减少氟的流失，降低东河的氟含量，可从根本上解决问题。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 以空气质量指数(AQI)为研究对象，对宁夏回族自治区吴忠市、固原市、石嘴山市、中卫市及银川市空气质量进行分析，结果表明：空气良好率最好的是固原，其后依次为中卫、吴忠、银川、石嘴山；从季节分布来看，污染集中在冬季，12月、1月污染物达到最高值；2015~2017年严重污染时后向轨迹主要来源于西北地区，其次是西南地区。 关键词 :AQI，宁夏，空气污染 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 大气污染是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人类的舒适、健康和福利或环境的现象 [ 1 ]。主要的污染来源有日常生活及生产活动、交通运输、建筑施工和工业，其中，工业的发展是近年来导致大气污染最主要的污染原因 [ 2 ]。随着城市的工业发展，市区的空气污染危及人体健康和生态环境，已经成为不可忽视的问题。大气污染物对人体的危害是多方面的，主要表现为呼吸道疾病与生理机能障碍，眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病，以及肺气不足导致体力下降等 [ 3 ]。研究并尽快提升空气质量是目前我国面临的重要环境问题。 近年来，已经有不少学者就宁夏大气质量做过研究。金鑫 [ 4 ] 分析了银川市2001~2009年间大气环境及植被变化，除了城市化进程的影响，气候变化也是一个很重要的因素。熊伟等 [ 5 ] 统计了银川市空气中主要的污染物PM 2.5 、PM 10 、二氧化硫、氮氧化物、卤素化合物及酸雨等连续四年的空气监测数据，并就宁夏的污染状况进行了分析研究，指出宁夏回族自治区首府银川和其他各大城市同样面临着空气污染问题。马万庆等 [ 6 ] 指出导致宁夏空气质量下降的原因是因为贺兰山的阻挡，山谷效应不利于大气污染物的扩散和稀释。陈月霞等 [ 7 ] 以2009年石嘴山市的环境空气质量自动监测系统获取的监测结果为支撑，阐明石嘴山的主要污染物二氧化硫、二氧化碳、PM 2.5 、PM 10 的逐月变化特征，分析污染物浓度与环境温度的关系，污染物浓度具有冬强夏弱的变化规律，而气温与污染物浓度具有较好的负相关。马筛艳等 [ 8 ] 分析了银川市2000~2012年PM 10 浓度年、季、月及日变化特征，PM 10 空气污染指数、优良率等的变化特征，用同期气象资料分析了气温、气压、降水、相对湿度、风向、风速等气象要素如何影响PM 10 浓度的变化，从定性和定量上给出各气象因子与PM 10 浓度的统计关系。钟艳霞等 [ 9 ] 对“九五”期间银川市的大气污染进行了原因分析，“九五”期间银川市主要的污染原因是工业的发展，总悬浮颗粒物连续6年超标，说明宁夏市的大气环境在日渐变坏。张卫红等 [ 10 ] 对2013~2015年银川市的空气污染情况进行了研究，发现PM 2.5 、PM 10 是主要的大气污染物。姜玲等 [ 11 ] 也得出银川市的最主要的大气污染是PM 2.5 、PM 10 。刘亚琼等 [ 12 ] 研究了银川市和石嘴山市环境空气质量变化规律及污染特征，表明冬季及春季的大气污染明显比夏季和秋季恶劣。杨齐星等 [ 13 ] 就大气污染问题进行了原因、防治对策的探讨。 以上文献为研究分析宁夏5座城市的空气质量提供很重要的支撑，但是对大气污染的研究仍然任重而道远。这也看出大气污染已经严重影响到我们的生活，对环境空气的治理迫在眉睫。本文以空气质量指数(AQI)为分析对象，对宁夏回族自治区的吴忠市、固原市、石嘴山市、中卫市及银川市的空气质量进行分析，以为宁夏空气质量的综合防治提供参考。
system: [SYSTEM]

user: 2. 数据处理 数据基于中国空气质量在线监测分析平台(https://www.aqistudy.cn/)，该平台每小时公布一次空气污染状况数据，包括PM 2.5 、PM 10 、CO、NO 2 、O 3 和SO 2 的小时平均值，公布的数据包括宁夏回族自治区内银川、固原、吴忠、中卫和石嘴山市5座城市(观测点分布如图1)，本研究统计的时段为2015年1月1日至2017年12月31日，并基于日平均值进行统计，需要说明的是，数据首先剔除了异常值0。 图1. 观测点分布图 2012年上半年出台规定，将用空气质量指数(AQI)替代原有的空气污染指数(API)。本文用空气污染指数表示大气污染程度。AQI，是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康、生态、环境的影响，将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，它将空气污染程度和空气质量状况分级表示，适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势 [ 14 ]。参与空气质量评价的主要污染物为细颗粒物、可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等六项。空气污染指数的取值范围定为0~500，其中0~50、51~100、101~200、201~300和大于300，分别对应国家空气质量标准中日均值的I级、II级、III级、IV级和V级标准的污染物浓度限定数值，I级，空气质量评估为优，对人体健康无影响；II级，空气质量评估为良，对人体健康无显著影响；III级，为轻度污染，健康人群出现刺激症状；IV级，中度污染，健康人群普遍出现刺激症状；V级，严重污染，健康人群出现严重刺激症状 [ 15 ]。
system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与讨论 3.1. 年际变化特征 表1给出了2015~2017年宁夏回族自治区5座城市各级空气质量级别所占的天数及良好率分布，统计结果表明，吴忠平均每年处于I级和II级的天数为287 d，一年中有79 d在II级以上，表明空气受到污染；固原平均每年处于I级和II级的天数为327 d，一年中有38 d在II级以上，污染天数低于吴忠；石嘴山平均每年处于I级和II级的天数为251 d，一年中有116 d在II级以上，污染天数在5座城市中最大；中卫平均每年处于I级和II级的天数为289 d，一年中有76 d在II级以上，污染天数略低于吴忠；银川平均每年处于I级和II级的天数为263 d，一年中有102 d在II级以上，污染天数次于石嘴山。相对应的平均空气质量良好率最高的是固原，为89.51%，中卫和吴忠次之，分别为79.11%和78.38%，银川为71.99%，最差为石嘴山68.61%，除了银川市，其他四市的最高良好率均在2017年，说明空气质量得到改善。银川市良好率呈下降趋势，可能与城市发展和城市人口有关。 Table 1 Distribution of days and good rates of air quality at all levels in five cities from 2015 to 201 吴忠 固原 石嘴山 中卫 银川 2015年(一级/d) 36 47 12 12 18 2016年(一级/d) 35 44 23 20 10 2017年(一级/d) 36 43 12 49 17 均值(一级/d) 36 45 16 27 15 2015年(二级/d) 199 229 189 229 222 2016年(二级/d) 246 274 219 268 249 2017年(二级/d) 307 344 297 289 273 均值(二级/d) 251 282 235 262 248 2015年(二级以上/d) 71 30 105 65 66 2016年(二级以上/d) 85 48 124 78 107 2017年(二级以上/d) 81 37 115 86 134 均值(二级以上/d) 79 38 115 76 102 2015年(良好率/%) 76.80 90.20 65.69 78.76 78.43 2016年(良好率/%) 76.78 86.89 66.12 78.69 70.77 2017年(良好率/%) 80.90 91.27 72.88 79.72 68.40 均值(良好率/%) 78.38 89.51 68.61 79.11 71.99 表1. 2015年~2017年5座城市各级空气质量级别所占的天数和良好率分布 图2为2015年~2017年吴忠、固原、石嘴山、中卫、银川5座城市AQI年均值变化趋势。由图2可见，吴忠、固原、石嘴山、中卫4个城市的空气质量范围为76.23~98.51，总体呈下降趋势。银川市AQI波动较大，2015年空气质量最好，2016年空气质量最差，总体呈先上后下降趋势。 3.2. 月、季节变化特征 根据宁夏回族自治区气候特征，将一年四季划分为：3~5月为春季，6~8月为夏季，9~11月为秋季，12月到次年2月为冬季，2017年冬季是2017年12月和2018年1月、2月 [ 16 ]。将吴忠、固原、石嘴山、中卫和银川的季节平均AQI绘于图3。由图3可以看出，吴忠、固原、石嘴山、中卫、银川AQI具有明显的季节变化特征，5座城市的各季节AQI最大值基本都在冬季，北方冬季需要燃煤取暖，使得空气中污染浓度加大，空气质量变差 [ 17 ]。2017最大值出现在春季的原因可能是由于2018年1月份的一些数据缺失使得当季数据整体下降导致。另外，5座城市冬季由于白天日照时数短，夜间地面长波辐射强，在晴朗微风的夜晚，近地层容易形成大气逆温，逆温层里空气质量往往较差 [ 18 ]。从图3看出，固原的空气质量明显好于其他4个城市，银川为宁夏回族自治区的首府，工业发展较之其他4个城市快，所带来的污染也比其它4个城市严重。 图2. 2015年~2017年年际变化特征 图3. 2015年~2017年季节变化特征 通过对吴忠、固原、石嘴山、中卫和银川2015年~2017年的AQI月均值的计算，得到图4的关系图，由图4可以看出，5座城市AQI月及变化趋势较为一致，1~4月、6~9月呈下降波动趋势，9~12月呈上升趋势，有两个最高峰，分别出现在5月和12月。 图4. 2015年~2017年月变化特征 3.3. 后向轨迹分析 后向轨迹分析选取2015~2017年污染程度AQI > 300的日子，采用后向气团轨迹模型(HYSPLIT) [ 19 ]，模拟典型污染时段气团传输过程，研究宁夏回族自治区5座城市严重污染时污染的气团主要来源方向。 吴忠选取了7个AQI > 300的污染时段，根据后向轨迹显示，有57%~71.4%污染来源于西北方向内蒙自治区的鄂尔多斯市和阿拉善左旗，还有21.4%~35.7%和14.3%的污染来源于本市的中卫市和固原市。 固原共选取了8个AQI > 300的污染时段，分别做后向迹轨迹分析，发现500米和1000米高度时有62.5%的污染时段来源与西北地区，1500米高度时则有50%的污染时段来自西南地区。 石嘴山选取的11个污染段中，三个高度的污染地区非常一致，而且主要的污染地区是西北地区和西南地区，且两个地区的所占污染比重都是50%。 中卫市选取14个AQI > 300的污染时段，接近70%的污染来源于西北方向的景泰县和内蒙古自治区阿拉善左旗。其主要的污染源是煤炭工业生产所带来的各种大气污染 [ 20 ]。 银川市选取6个污染时段，进行后迹象轨迹分析后，显示1500米高度时83.3%的污染来自西北地区，16.7%的污染来自宁夏回族自治区的贺兰山和吴忠市、青铜峡市。500米和1000米高度时则有66.7%的污染来自西北地区，33.3%的污染来自西南地区。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 1) 良好率最好的是固原，其后依次为中卫、吴忠、银川、石嘴山。 2) 污染集中在冬季，12月、1月污染物达到最高值。5座城市AQI月及变化趋势较为一致，1~4月、6~9月呈下降波动趋势，9~12月呈上升趋势，有两个最高峰，分别出现在5月和12月。 3) 根据后向迹轨迹分析，2015~2017年严重污染时气团主要来源于西北地区，其次来自西南地区。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文通过对谐波放大现象的机理分析，定量分析计算了某110 KV变电所并联电容器投入后对现有电网产生的谐波放大影响，对其电容器串联电抗率合理性进行探究，并结合现场测试数据进行了验证。针对现有并联电容器装置串联电抗器配置不合理的问题提出了改进的措施，为实际应用中如何合理选择电抗率提供了参考。 关键词 :变电站，并联电容器，谐波放大，电抗率 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 在变电站中装设并联补偿电容器，并进行分组投切，已经成为变电站无功补偿、调整功率因数和调整电压的重要手段，在电力系统中得到了广泛的应用 [ 1 ]。但是，在有谐波污染的情况下，变电站的并联电容器补偿容量大小、串联电抗值等参数的选择，是一个需要认真对待的问题。不同的电网谐波背景要求电容器装置采用不同的电抗率配置 [ 2 ]。文献 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 指出电容器参数及电抗率选择不合理，在某种系统运行方式和特定的谐波次数下，可能发生谐波放大，甚至发生并联谐振现象，导致电压畸变的异常增大和污染扩大，以及电力设备(包括电容器)因过电压、过电流而损坏，有时甚至造成系统性恶性事故，危及系统安全。
system: [SYSTEM]

user: 2. 某110 kV变电站谐波超标问题 2.1. 用户运行中的电能质量问题 2019年9月2日，供电公司收到江苏省太湖地区水利工程管理所相关材料，客户反映在投入10 kV高压电容补偿柜后有异常，怀疑电网背景谐波注入影响。 该用户现有3台高压电机，容量均为500 kW，另有100 kVA、400 kVA变压器各一台，总协议容量为2 MVA。由某110 kV变电站#1主变供电，挂接于10 kV Ⅰ段母线112走马线89#杆。 2.2. 变电站运行概况 2.2.1. 变电站主接线 某110 kV变电站，双线双主变，110 kV侧采用内桥接线方式，35 kV采用单母分段带旁母接线方式，10 kV侧采用分列接线方式，其一次主接线图见图1。#1、#2变压器型号为SSZ11-80000/110，高–低负载损耗为304.2 kW，高–低短路阻抗为21.6%，空载损耗为39.64 kW，空载电流0.06%。主变低压侧出口电压10.5 kV，10 kV母线最小短路容量256 MVA。 2.2.2. 并联电容器配置 变电站配置4组电容器装置。10 kV I母上配置1K1 I电容器组和1K2 II电容器组，型号分别为TBB10-4800/200-AY和TBB10-6000/200-AY，额定电流分别为252 A和315 A，单台容量200 kvar，额定电压 11 / 3   kV 。1K1、1K2所串电抗器参数一致，型号为CKK-10，单相额定容量10 kvar，额定电流400 A，额定电感0.2 mH。 图1. 某110 kV变电站一次主接线图 2.3. 现场谐波测试情况 为此，根据电能质量技术监督规程 [ 8 ]，采用美国电力士公司DRANETZ PV440电能质量分析仪对101#1主变开关开展了谐波测试工作，测量间隔时间及取值按GB/T 14549执行 [ 9 ]，测量仪器和测量方法符合GB/T 17626.7的要求 [ 10 ]。测试表明，1K1、1K2电容器组均切除时，10 kV I母电压总畸变率及各次特征谐波电压含有率均符合国家标准。当投入1K1电容器装置时，10 kV I母电压畸变率增大约1.8倍；当投入1K2电容器装置时，10 kV I母电压畸变率增大约1.5倍，电压总畸变率均超过了国家标准4%的要求。各相畸变率变化情况如表1所示。 Table 1 The table of distortion rate and main characteristics harmonic voltage containing rate on 10 kV I bu 谐波含有率(%) 电容器装置投入容量(Mvar) 国标限值 0 4.8 (仅投1K1) 6.0 (仅投1K2) 相序 A B C A B C A B C 基波电压(kV) 5.97 5.88 5.91 5.95 5.84 5.89 6.08 5.97 6.02 3次 1.84 1.83 1.74 1.8 1.94 1.75 1.86 1.89 1.75 3.2 5次 3.09 3 3 6.17 6.33 6.21 6.10 6.28 6.17 3.2 7次 1.06 0.96 1.2 1.22 1.48 1.18 1.97 2.04 2.22 3.2 THDu 3.82 3.74 3.75 6.56 6.8 6.58 6.39 6.56 6.45 4 表1. 10 kV I母总畸变率及主要特征谐波电压含有率情况表 1K1、1K2电容器组均切除时，101#1主变开关侧5次谐波电流超过国标限值(查明为115大义线上华宇针织印染和昌盛印染5次谐波电流严重超标导致，已请营销督促用户进行谐波治理)。当投入1K1或1K2电容器装置时，101#1主变开关侧5次、7次谐波电流均出现放大现象。101#1主变开关侧各相谐波电流变化情况如表2所示。 Table 2 The table of main characteristics harmonic current in 101#1 switch side of transforme 谐波电流(A) 电容器装置投入容量(Mvar) 国标限值 0 4.8 (仅投1K1) 6.0 (仅投1K2) 相序 A B C A B C A B C 基波电流 1147.46 1162.3 1168.75 1152.50 1156.36 1169.57 1043.04 1056.48 1064.7 3 1.4 3.14 2.46 2.13 3.28 2.80 1.41 4.2 3.83 51.2 5 63.12 65.8 66.24 83.77 86.94 88.27 119.89 125 125.64 51.2 7 14.13 14.67 13.49 24.94 25.18 25.65 48.02 47.6 48.5 38.4 9 0.58 0.64 0.25 0.48 0.31 0.60 0.28 0.27 0.32 17.41 表2. 101#1主变开关侧主要特征谐波电流情况表 同时，对1K1、1K2电容器回路进行了谐波测试，其谐波电压和谐波电流情况如表3、表4所示。 Table 3 The table of main characteristics harmonic voltage on the capacitor circui 谐波含有率(%) 1K1支路 1K2支路 国标限值 A B C A B C 基波电压(kV) 6.07 5.95 5.98 6.18 6.06 6.11 3次 1.89 1.99 1.85 1.99 2.14 2.04 3.2 5次 6.33 6.53 6.34 6.44 6.74 6.59 3.2 7次 1.11 1.29 1 0.8 0.67 0.74 3.2 THDu 6.72 6.96 6.7 6.81 7.11 6.96 4 表3. 电容器回路主要特征谐波电压情况表 Table 4 The table of main characteristics harmonic current in the capacitor circui 谐波电流(A) 1K1支路 1K2支路 A B C 电容器谐波 电流放大倍数 A B C 电容器谐波 电流放大倍数 基波电流 240.08 241.3 240.96 305.05 305.59 306.43 3 0.33 0.71 0.96 0.28 0.59 1.47 1.24 0.46 5 80.21 82.28 82.03 1.25 105.57 108.34 110.79 1.66 7 20.51 22.83 21.91 1.54 17.16 18.85 19.78 1.32 9 1.28 0.25 1.33 2.64 1.32 1.01 0.51 1.96 表4. 电容器回路主要特征谐波电流情况表 根据以上测试数据，初步判断该变电站并联电容器串联电抗率选择不合理，引起某一频率下谐波源注入系统和电容器组谐波电流的放大。
system: [SYSTEM]

user: 3. 谐波放大的成因分析 3.1. 谐波电流放大的基本原理 电容器并不产生谐波电流，但对系统的阻频特性影响很大，系统阻抗在某一频率下可能与并联补偿电容器发生谐振，从而引起谐波源注入系统和电容器组谐波的放大 [ 11 ]。 供电系统的谐波源主要是电流源。电容器引起的谐波电流放大原理可用图2所示的简化接线图和等值电路图进行分析。图中， I h 为谐波源的h次谐波电流， I s h 为其注入到主系统的电流， I C h 为注入到电容器的电流。 Z s h 为主系统的h次谐波阻抗(由于电抗远大于电阻，因此一般忽略电阻， Z s h ≈ X s h )， X C h 、 X K h 分别为电容器、电抗器的h次谐波电抗。 图2. 系统简化分析图 设 s = X s / X C ， k = X K / X C 分别为以 X C 为基值的系统电抗率和电抗器电抗率，则主系统和电容器的谐波电流可以表示为 I C h = X s h X s h + X K h − X C h I h = h X s h X s + h X K − X C / h I h = s s + k − 1 / h 2 I h (1) I s h = X K h − X C h X s h + X K h − X C h I h = h X K − X C / h h X s + h X K − X C / h I h = k − 1 / h 2 s + k − 1 / h 2 I h (2) 可以看出： 1) 在 h 0 = 1 / s + k 时， I C h = ∞ ， I s h = ∞ ，主系统和电容器的谐波电流均被无限放大(实际上由于电阻的存在， I C h 、 I s h 是有限大值)，为谐振状态； 2) 在 h k = 1 / k 时， I C h = I h ， I s h = 0 ，电容器完全吸收谐波，为全滤波状态； 3) 在 h 1 = 1 / 2 s + k 时， I C h = − I h ， I s h = 2 I h ，为谐波严重放大的第一临界状态； 4) 在 h 2 = 1 / s / 2 + k 时， I C h = 2 I h ， I s h = − I h ，为谐波严重放大的第二临界状态； 谐波电流的典型状况如表5所示。 3.2. 参数计算和验证 根据变电站相关运行参数可知，系统相基波阻抗为： X s = U c 2 S o c = 10.5 2 256 = 0.43   Ω Table 5 Typical conditions of harmonic current amplificatio 谐波次数 谐波放大状况 主系统电流 电容器电流 1 ~ h 1 轻度放大 [1，2] [−1，0] h 1 ~ h 0 严重放大 [2，+∞] [−∞，−1] h 0 谐振 ∞ ∞ h 0 ~ h 2 严重放大 [−∞，−1] [2，+∞] h 2 ~ h k 轻度放大 [−1，0] [1，2] ≥ h k 分流 [0，1] [0，1] 表5. 谐波电流放大典型状况 电容器组每相基波容抗： X C 1 = U 2 × 1000 S N 1 / 3 = ( 11 / 3 ) 2 × 1000 4800 / 3 = 25.21   Ω X C 2 = U 2 × 1000 S N 2 / 3 = ( 11 / 3 ) 2 × 1000 6000 / 3 = 20.17   Ω 电抗器每相基波感抗： X K = Q K I K 2 = 10 × 10 3 400 2 = 0.063   Ω 系统电抗率和电抗器电抗率分别为： s 1 = X s / X C 1 = 0.43 / 25.21 = 1.7 % ， k 1 = X K / X C 1 = 0.063 / 25.21 = 0.25 % s 2 = X s / X C 2 = 0.43 / 20.17 = 2.13 % ， k 2 = X K / X C 2 = 0.063 / 20.17 = 0.31 % 可以计算得到，分别投入1K1、1K2电容器装置时谐波电流典型状况下对应的谐波次数如表6所示，对应的主要特征谐波放大情况如表7所示。 Table 6 Typical conditions of harmonic current correspond to harmonic numbe 谐波次数 投1K1 投1K2 h 1 5.23 4.67 h 0 7.16 6.7 h 2 9.53 8.52 h k 20 17.96 表6. 谐波电流典型状况对应谐波次数 Table 7 The main characteristic harmonic amplification in theor 谐波次数 投1K1 投1K2 主系统电流放大倍数 电容器电流放大倍数 谐波放大状况 主系统电流放大倍数 电容器电流放大倍数 谐波放大状况 3 1.19 −0.19 轻度放大 1.25 −0.25 轻度放大 5 1.83 −0.83 轻度放大 2.37 −1.37 严重放大 7 19.72 −18.72 严重放大 −4.34 5.34 严重放大 9 −1.38 2.38 严重放大 −0.77 1.77 轻度放大 表7. 理论计算下主要特征谐波放大情况 实际测试下主要特征谐波放大情况如表8所示。由此可见，理论计算的结果和工程实际测试基本一致(由于电阻的存在，理论上谐波放大倍数大于实际谐波放大倍数)，投入1K1或1K2电容器装置时，对系统3、5、7、9次主要特征谐波均有不同程度的放大。 Table 8 The main characteristic harmonic amplification under actual tes 谐波次数 投1K1 投1K2 主系统电流放大倍数 电容器电流放大倍数 谐波放大状况 主系统电流放大倍数 电容器电流放大倍数 谐波放大状况 3 1.24 −0.28 轻度放大 1.30 −0.46 轻度放大 5 1.33 −1.25 放大 1.90 −1.66 放大 7 1.79 −1.54 放大 −3.41 1.32 严重放大 9 −1.24 2.64 严重放大 −0.73 1.96 轻度放大 表8. 实际测试下主要特征谐波放大情况
system: [SYSTEM]

user: 4. 对策与措施 变电站电容器装置电抗率的配置应从电网的背景谐波状况出发，充分收集相关资料，根据电网的发展规划，了解系统谐波水平、谐波源特性，综合考虑系统谐波阻抗特性、系统主接线及设备参数、无功补偿要求等，进行电容器装置及电抗器参数的工程设计 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]。并在变电站设备投运后组织现场实测，进行必要的校验计算，对于电抗率选择不合理的电容器装置必须及时更换匹配的串联电抗器。 4.1. 并联电容器装置串联电抗率的调整 根据该变电站负荷谐波特性，为避免3次谐振及5次以上主要谐波的放大，电容器串联电抗率应满足 h ′ 0 = 1 s + k ′ > 3 ，   h ′ k = 1 k ′ < 5 (3) 由此可得 0.04 < k ′ 1 < 0.09 ， 0.04 < k ′ 2 < 0.09 ，考虑到6%电抗率对3次谐波的放大作用比5%大，且容量大、经济性差，因此建议将串联电抗率优化调整为5%。此时，分别投入1K1、1K2电容器装置时谐波电流典型状况下对应的谐波次数如表9所示。对5次及以上谐波，电容器支路的综合谐波阻抗呈感性，避免了谐振及谐波放大的可能。 Table 9 When k = 5%， typical conditions of harmonic current correspond to harmonic numbe 谐波次数 投1K1 投1K2 h ′ 1 3.45 3.29 h ′ 0 3.86 3.75 h ′ 2 4.13 4.06 h ′ k 4.47 4.47 表9. k = 5%时，谐波电流典型状况对应谐波次数 4.2. 谐波电压的放大校验 实际串联电抗率k的取值应满足投入电容器时对系统谐波电压放大率不大于1.5倍(如投运后谐波电压低于标准的50%，且电容器组不发生谐波过电压，则放大率可适当放宽到2.0倍)的要求，进行相关校验计算。 由于谐波源为电流源，谐波电压放大率与谐波电流放大率相等，故由式(2)整理推导可得10 kV母线谐波电压放大率为 | F s h | = | k h 2 − 1 h 2 ( s + k ) − 1 | (4) 将串联电抗率 k = 5 % 和电网相关参数代入公式(4)，计算分别投入1K1电容器和1K2电容器时，主要特征谐波所对应的谐波电压放大倍数如表10所示。 Table 1 0 The check table of harmonic voltage amplification times on 10 kV bu 谐波次数 谐波电压放大倍数 投1K1 投1K2 3 1.39 1.54 5 0.37 0.32 7 0.64 0.58 9 0.69 0.64 表10. 10 kV母线谐波电压放大倍数校核表 由计算结果可以看出，选择5%的串联电抗器对5次谐波电压放大率仅为0.37和0.32，满足要求。 4.3. 电容器过电流与过电压校验 由式(1)可推导得电容器谐波放大倍数 | F C h | = | h 2 s h 2 ( s + k ) − 1 | (5) 电容器谐波电流 I C h = | F C h | I h 电容器谐波电压 U C h = I C h X C / h 电容器过电流校验 I C 1 2 + ∑ I C h 2 ≤ 1.15 I C N (6) 电容器过电压校验 U C 1 + ∑ U C h ≤ 1.2 U C N (7) 以上公式适合谐波源负荷和电容器组同在变压器的低压侧。当电容器安装在变压器低压侧，而谐波来自变压器高压侧时，用 ( t + k ) 取代以上各式中的k值(t为变压器基波电抗与电容器基波电抗之比)。 选择5％的串联电抗器时，电容器基波电压 U C 1 = U C 2 = 1.05 U c 3 S ( 1 − k ) = 1.05 × 10.5 × 1000 3 × 1 × ( 1 − 0.05 ) = 6700   V 由 X C 1 = 25.21   Ω ， X C 2 = 20.17   Ω ，可得1K1、1K2电容器基波电流分别为： I C 1 = U C 1 X C 1 = 6700 25.21 = 266   A ， I C 2 = U C 2 X C 2 = 6700 20.17 = 332   A 流经电容器支路的各次主要特征谐波分量电流和电压值如表11所示。 Table 1 1 The main characteristics harmonic component of the capacitor circui 谐波次数 投1K1 投1K2 电容器电流(A) 电容器电压(V) 电容器电流(A) 电容器电压(V) 基波 266 6700 332 6700 3 0.90 7.56 1.25 8.39 5 40.96 206.52 44.27 178.58 7 5.14 18.52 5.90 17.00 9 0.15 0.43 0.18 0.40 表11. 电容器支路主要特征谐波分量 由2.2.2节变电站电容器配置可知 I C N 1 = 252   A ， I C N 2 = 315   A ， U C N 1 = U C N 2 = 11 / 3 。因此， I C 1 2 + ∑ I C h 2 = 269.19   A = 1.07 I C N 1 ， I C 2 2 + ∑ I C h 2 = 334.99   A = 1.06 I C N 2 ，其值均小于 1.15 I C N ，满足要求； U C 1 + ∑ U C h = 6933   V = 1.09 U C N 1 ， U C 2 + ∑ U C h = 6904   V = 1.09 U C N 2 ，其值均小于 1.2 U C N ，满足要求。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结语 本文就客户反映的电能质量问题，对其上级变电站背景谐波情况进行了现场测试，实测和理论分析表明，由于变电站10 kV并联电容器组串联电抗器参数配置不合理，导致电容器投入后产生了谐波放大。根据系统谐波水平和系统谐波阻抗特性，对该变电站的串联电抗器参数设定提出了改进措施。经计算论证，将电容器串联电抗器更换为5%的电抗率，可有效抑制谐波放大。