目前国内集装箱码头在各作业环节普遍采用电力装卸设备，在大大提高装卸效率和用能效率的同时，单位运输能耗和污染物排放量明显下降。伴随着电力设备应用比例的增长，电力装卸设备普遍存在功率因数低、谐波电流含量大的电能质量问题，对集装箱码头电网的安全稳定经济运行造成了非常不利的影响。随着交通运输部大力推进绿色低碳港口建设，RTG“油改电”和靠港船舶使用岸电等港口电气化改造项目的实施，电力装卸设备在集装箱码头应用比重将逐年提高，需要对集装箱码头电能质量问题进行研究与治理工作。
    1 集装箱码头电能质量情况国内某集装箱码头包括3个10000吨级集装箱泊位，年吞吐量为100万TEU，对当地的国民经济发展起着重要的推动作用。该码头布置3座10kv变电所（1#～3#），3座变电所进线来自码头外10kv母线。该码头生产用电设备主要包括岸边集装箱起重机、ERTG（电动式轮胎式起重机）等，这些设备功率较大，工作时电压波动频繁，功率因数偏低，谐波电流含量高。
    通过对该码头10kv变电所的电能质量测试，得到10kv母线电能质量情况，测试结果表明10kv母线存在功率因数偏低（均小于0.90）且各次谐波电流含量较大的问题，见表1和表2所示。同时10kv母线运行电压偏高，总谐波电压畸变率THDu也较高达到4.24%。
    该集装箱码头3座10kv变电所虽然已分别采用无功补偿装置，但采用的是传统的静止型无功补偿装置FC（Filter Compensation），不能实时根据电网无功需求实时调节无功功率，因此对无功补偿的效果并不理想。且在码头建设时设计的静止型无功补偿装置FC中滤波单元的谐波电流系数kh没有基于测试数据设计，造成滤波器对谐波的滤除率不高。而目前电能质量问题已经影响到码头的正常生产作业，因此急需对无功补偿和谐波抑制方案进行重新设计。
    2 治理方案设计TSC（Thyristor Switched Capacitor）是灵活交流输电（FACTS）技术之一，是一种可以动态跟踪电网或负荷无功波动，并无级输出无功功率补偿系统所需无功并维持电压稳定的装置。可实现动态无功补偿、电压调节、可有效提高系统功率因数、降低网损、改善电能质量。是提高中高压输配电网运行经济性和可靠性一种经济实用的技术手段[1]。TSC装置主要由滤波装置（电抗器+电容器）和无功补偿控制器组成，如图1所示。
    3 治理方案仿真研究在MATLAB/Simulink建立TSC阻抗仿真模型，如图2所示。运用公式kh=ZSh/ZNh求得谐波电流系数kh。其中10kv系统阻抗ZNh是10kv供电系统阻抗与TSC装置的滤波器FC装置相并联后的阻抗；ZSh为10kv供电系统的阻抗，h为谐波次数。谐波电流系数kh是评价TSC装置抑制谐波的重要参数。
    图中：RS、LS、RP为系统阻抗参数，总阻抗为ZSh；ZFh为滤波装置 次谐波阻抗；ZLh为负载h次谐波阻抗；ZFh为ZFh和ZLh的并联值。
    根据仿真模型求得10kv母线系统阻抗特性和谐波电流系数kh，如图3所示，系统的谐波电流系数kh如表4所示。
    4 仿真结论根据仿真结论，采用TSC装置后该集装箱码头10kv母线的电能质量得到了较大改善，主要电能质量指标满足国标限值要求：当TSC装置投入运行后，10kv母线的各次谐波电流含量HRIh均大幅度下降，总谐波电流含量？撞HRIh由治理前的38.24A下降到8.71A，10kv母线谐波电压总畸变率THDu满足（GB/T14549-1993）规定的允许值要求；并且TSC装置能够实时补偿10kv无功功率，集装箱码头10kv母线电压偏差会减小，电压波动能够得到抑制；同时10kv母线功率因数将可以保持在0.95以上。
    5 结束语随着“十二五”时期绿色低碳港口的大力推进，电力装卸设备凭借节能、排放低等优点在港口应用比例将逐年提高。本文通过在国内某集装箱码头采用TSC装置治理电网电能质量问题，使该码头电网的电能质量问题得到较好的解决，采用TSC装置是治理集装箱码头变电所电能质量问题的理想方案，对国内正在建设绿色低碳港口的集装箱码头企业有着很好的借鉴和工程应用价值。
效应后，不能够造成电子设备的物理损坏；遭受间接雷电效应后，不能够造成威胁到飞机和机上人员安全的影响、或者造成严重影响飞行任务的影响。
    3 间接雷击防护的设计方法在开始雷电防护设计前应先了解几个概念：
    实际瞬态电平（ATL）：指间接雷电效应在电子设备端口处实际产生的瞬态电平。
    瞬态控制电平（TCL）：指飞机总体设计者分配给飞机线路设计者用于指导线路设计的指标。
    机载设备瞬态设计电平（ETDL）：指飞机总体设计者分配给航空电子设备设计者，用于控制电子设备所采用的电路类型或所采用的电路保护方式的设计指标，这个指标同时也是对设备进行合格审定试验时的试验电平。
    敏感度电平：指会导致对电子设备产生干扰，或导致设备失效的瞬态电平。航空电子设备设计者应保证所生产的设备的敏感度电平高于指定的设备瞬态设计电平。
    ETDL电平应比TCL电平高出一定余度，一般情况ETDL至少应高于TCL 6 dB。飞机系统中ATL、TCL与ETDL之间关系如图3所示。
    飞机的雷电防护应从系统的角度出发，一方面应该通过优化布局、增加屏蔽、改变传输介质等手段降低瞬态控制电平，即降低系统对设备的雷电防护等级要求。另一方面，应通过优化雷电防护电路提高设备瞬态设计电平，以加大防护裕度。只有两方面均达到最优状态，才能获得尽可能高的安全防护等级。
    3.1 雷击区域划分3.2 飞机级间接雷电防护设计原则飞机级间接雷电防护主要应该考虑如何降低瞬态控制电平TCL，为雷电防护争取更大的裕度。
    a.完成同一功能的不同设备间采用独立非相似软、硬件，布置在飞机的不同位置，采用不同的线束铺设，同一数据可采用不同的数据源；b.设备间采用尽可能短的电缆连接；c.设备间采用屏蔽电缆传输电信号；d.设备与飞机主结构之间采用可靠的搭铁线连接；e.极易受到干扰的高频、高速信号采用光缆代替电缆传输。
    3.3 设备级间接雷电防护设计原则设备级间接雷电防护主要应该考虑如何提高设备瞬态设计电平ETDL，为雷电防护争取更大的裕度。
    a.针对LRU接口特点设计瞬态电压抑制电路；如电源接口、数字信号接口、模拟信号接口、离散量信号接口等等；b.采用良好的搭接、接地、屏蔽、滤波等方法。
    3.4 设备级雷电防护的设计步骤本文主要针对设备级雷电防护展开讨论，设计的主要流程如下：
    a.从飞机制造商那里获得设备瞬态设计电平要求（即与防雷相关的顶层要求）；b.参照DO-160环境标准中雷电相关准则，确定设备需要通过的试验类型和等级；c.存在异议的需求应与飞机制造商进行沟通，确定最终要求；d.进行雷电防护总体设计（机箱结构、电路防护）；e.机箱结构设计主要考虑机箱外形、材料、电磁屏蔽、所处位置等因素对箱内电路产生的影响；f.电路防护主要考虑屏蔽、接地、接口电路特性等因素；g.最终进行试验验证。
    3.5 详细设计流程雷电防护的详细设计应考虑结构和电路两方面内容，在总体设计中融入两方面的设计考虑：
    结构设计方面：
    a.尽量选取具有电磁屏蔽效能的材料作为机箱外壳；b.尽量将机箱设计成封闭结构；c.尽量减少机箱突出物；d.尽量将机箱布置在远离开口处、远离外蒙皮、远离飞机突出部分的位置；e.提供与飞机主结构良好的搭接。
    电路设计方面：
    a.将不同种类的输入输出信号进行分类；b.确定待保护电路的最高耐压；c.确定雷击等级，计算出瞬态功率；d.选择合适的雷电防护器件；e.确保保护电路的最高残压小于被保护电路的最高耐压；f.提供良好的雷电泄放通道。
    3.6 间接雷电防护电路基本要求a.快速响应：能以最快的速度泄放电流；b.性能可靠：长期使用后，尤其是多次遭受雷击后，保护能力没有明显变化；c.保护得力：能够在设计范围内，将过电压控制在后级能够承受的范围之内；d.良好兼容：雷电防护电路的存在，不能影响系统正常运行。
    4 结束语雷电防护设计是一个涉及到多个专业的系统工程，目前国内在航空电子设备间接雷电的防护方面还有很大差距，在民用飞机适航取证过程中，雷击防护是一个不可回避的问题。因此，还需在这方面投入更大的精力。文章中的一些观点吸收了前人的经验并结合本人在雷电防护设计过程中总结的一些经验，望批评指正。