電能質(zhì)量問題的危害及解決方案

1、1電壓的變化范圍過大電網(wǎng)供電不足，供電部門采取降壓供電，或地處偏遠(yuǎn)地帶，損耗過多，導(dǎo)致電壓偏低。 電網(wǎng)用電太少，導(dǎo)致電壓偏高電壓低負(fù)載不能正常工作，電壓太高，負(fù)載使用壽命縮短，或?qū)⒇?fù)載燒毀。2波形失真（或稱諧波 Waveform. Distortion ）普遍的波形失真指標(biāo)準(zhǔn)電源波形的多種諧波。電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的原因是整流器、UPS電源、電子調(diào)速裝備、熒光燈系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、微波爐、節(jié)能燈、調(diào)光器等電力電子設(shè)備和電器設(shè)備 中開關(guān)電源的使用或二次電源本身自身產(chǎn)生。諧波對公用電網(wǎng)的危害主要包括：1）使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸變電設(shè)備的效率，大量 的 3 次諧波流過中性線時(shí)，會引起

2、線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)；2）影響各種電氣設(shè)備的正常工作，除了引起附加損耗外，還可使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動、 噪聲和過電壓， 使變壓器局部嚴(yán)重過熱， 使電容器、 電纜等設(shè)備過熱、 絕緣老化、 壽命縮短， 以致?lián)p壞；3）會引起公用電網(wǎng)中局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，使前述的危害大大 增加，甚至引起嚴(yán)重事故；4）會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，并使電氣測量儀表計(jì)量不準(zhǔn)確；5） 會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失， 使通信系統(tǒng)無法正常工作。3. 突波（或稱電涌 Power Surges ） 指在瞬間內(nèi)（數(shù)毫秒間）輸出電壓有效值高于額定值110%，持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)或

3、數(shù)個(gè)周期。是破壞精密電子設(shè)備的主要元兇。 除受到雷擊產(chǎn)生外另外主要是由于在電網(wǎng)上連接的大 型電氣設(shè)備關(guān)機(jī)開機(jī)時(shí)，電網(wǎng)因突然卸載而產(chǎn)生的高壓。電涌的危害： 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展至今，多層、超規(guī)模的集層芯片，電路密集，趨向是集成度更高、元器 件間隙更小、導(dǎo)線更細(xì)。幾年前，一平方厘米的計(jì)算機(jī)芯片有2,000 個(gè)晶體管而現(xiàn)在的奔騰機(jī)則超過 10,000,000 個(gè)。從而增加了計(jì)算機(jī)受電涌損壞的概率。 由于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和結(jié) 構(gòu)決定了它應(yīng)在特定的電壓范圍內(nèi)工作。 當(dāng)電涌超出計(jì)算機(jī)能承受的水平時(shí)， 計(jì)算機(jī)將出現(xiàn) 數(shù)據(jù)亂碼，芯片被損壞，部件提前老化，這些癥狀包括：出乎預(yù)料的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，接收/ 輸送數(shù)據(jù)的失敗，丟失文檔

4、，工作失常，經(jīng)常需要維修，原因不明的故障和硬件問題等等。雷電電涌遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計(jì)算機(jī)和其它電氣設(shè)備所能承受的水平， 絕大多數(shù)情況下， 造成計(jì)算機(jī)和 其它電器設(shè)備的當(dāng)即毀壞，或數(shù)據(jù)的永遠(yuǎn)丟失。即使是一個(gè)20 馬力的小型感應(yīng)式發(fā)動機(jī)的啟動或關(guān)閉也會產(chǎn)生 3,000 5,000 伏的電涌，使和它共用同一配電箱的計(jì)算機(jī)在每一次電 涌中都會受到損壞或干擾，這種電涌的次數(shù)非常頻繁。電涌對敏感電子電器設(shè)備的影響有以下類型：破壞電壓擊穿半導(dǎo)體器件破壞元器件金屬化表層破壞印刷電路板印刷線路或接觸點(diǎn)破壞三端雙可控硅元件/晶閘管干擾鎖死、晶閘管或三端雙向可控硅元件失控?cái)?shù)據(jù)文件部分破壞數(shù)據(jù)處理程序出錯(cuò)接收、傳輸數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤

5、和失敗原因不明的故障過早老化零部件提前老化、電器壽命大大縮短 輸出音質(zhì)、畫面質(zhì)量下降 電涌會毀壞哪些電氣設(shè)備？含有微處理器的電氣設(shè)備極易受到電涌的毀壞， 這包括計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)備、 程序控制器、 PLC傳真機(jī)、電話機(jī)、留言機(jī)等；程控交換機(jī)、廣播電視發(fā)送機(jī)、影視設(shè)備、微波中繼設(shè) 備；家電行業(yè)的產(chǎn)品包括電視機(jī)、音響、微波爐、錄象機(jī)、洗衣機(jī)、烘干機(jī)、電冰箱等。調(diào) 查數(shù)據(jù)表明：在保修期出現(xiàn)問題的電氣設(shè)備中，有63%是由于電涌造成的。4. 尖波(或高壓尖脈沖 Spikes )指峰值達(dá)6000V,持續(xù)時(shí)間從萬分之一秒至二分之一周期(10ms)的電壓。這主要是由于雷擊、電弧入電、靜態(tài)放電或大型電氣設(shè)備的開關(guān)操

6、作而產(chǎn)生。危害：在煉鋼廠、 軋鋼廠或者大量使用晶閘管設(shè)備、電火花設(shè)備、電力機(jī)車等地方，這種尖峰干擾為害尤厲。其幅度大的可達(dá)數(shù)百伏甚至上千伏，而脈寬一般為卩S數(shù)量級。雷電也常以尖峰脈沖方式入侵。 尖峰脈沖幅度很大時(shí)， 會破壞工控機(jī)開關(guān)電源輸入濾波器、 整流器甚 至主振管。再加之其頻譜很寬，也會竄入計(jì)算機(jī)造成干擾。5瞬態(tài)過電壓( transient overvoltage )和暫態(tài)過電壓( temporary overvoltage ) 指峰值電壓高達(dá) 20000V,但持續(xù)時(shí)間界于百萬分之一秒至萬分之一秒的脈沖電壓。其 主要原因及可能造成的破壞類似于高壓尖脈沖，主要由雷電所致。危害：以大規(guī)模集成電

7、路為核心組件的測量、監(jiān)控、 保護(hù)、 通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)電子設(shè)備 廣泛運(yùn)用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的 各個(gè)領(lǐng)域，以大型 CMOS!成元件組成的這些電子設(shè)備普遍存在著對暫態(tài)過電壓、過電流耐 受能力較弱的缺點(diǎn)， 暫態(tài)過電壓不僅會造成電子設(shè)備產(chǎn)生誤操作， 或者造成電子設(shè)備受到干 擾，數(shù)據(jù)丟失， 或暫時(shí)癱瘓； 嚴(yán)重時(shí)可引起元器件擊穿及電路板燒毀， 使整個(gè)系統(tǒng)陷于癱瘓。6電壓下陷 / 下降( Sags Brownouts )指市電電壓有效值界于額定值的80-85%之間的低壓狀態(tài)，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)到數(shù)個(gè)周期，甚至更長。其產(chǎn)生原因包括：大型設(shè)備啟動和應(yīng)用、大

8、型電動機(jī)啟動、或大型電力變 壓器接入、主電力線切換、線路過載等。危害：電壓下陷是最常見的電力問題，它占了電力問題的87。電源可能因某種原因而造成短時(shí)間的電壓下降。它對計(jì)算機(jī)的影響輕則使 keyboard 等接口設(shè)備暫停作業(yè)，重則使數(shù)據(jù) 流失、檔案毀壞。電壓的下陷同時(shí)也會使計(jì)算機(jī)內(nèi)的組件毀壞，以致于壽命減短。7. 三相電壓不平衡指各相之間電壓不相等或相角不相等，由于各相負(fù)載不平衡造成。三相不平衡的危害和影響 三相不平衡是指三相電源各相的電壓不對稱。 是各相電源所加的負(fù)荷不均衡所致， 屬于 基波負(fù)荷配置問題。 發(fā)生三相不平衡即與用戶負(fù)荷特性有關(guān)， 同時(shí)與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、 負(fù)荷 分配也有關(guān)。 電能質(zhì)

9、量三相電壓允許不平衡度 (GB/T15543-1995) 適用于交流額定頻率為 50赫茲。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，由于負(fù)序分量而引起的PCC點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值為2%，短時(shí)間不得超過4%。對變壓器的危害。在生產(chǎn)、 生活用電中， 三相負(fù)載不平衡時(shí)， 使變壓器處于不對稱運(yùn)行 狀態(tài)。造成變壓器的損耗增大 （ 包括空載損耗和負(fù)載損耗 ） 。根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定， 在運(yùn) 行中的變壓器中性線電流不得超過變壓器低壓側(cè)額定電流的25%。此外，三相負(fù)載不平衡運(yùn)行會造成變壓器零序電流過大，局部金屬件升溫增高，甚至?xí)?dǎo)致變壓器燒毀。對用電設(shè)備的影響。

10、三相電壓不平衡的發(fā)生將導(dǎo)致達(dá)到數(shù)倍電流不平衡的發(fā)生。 誘導(dǎo)電 動機(jī)中逆扭矩增加，從而使電動機(jī)的溫度上升，效率下降，能耗增加，發(fā)生震動，輸出虧耗 等影響。 各相之間的不平衡會導(dǎo)致用電設(shè)備使用壽命縮短，加速設(shè)備部件更換頻率， 增加設(shè)備維護(hù)的成本。 斷路器允許電流的余量減少， 當(dāng)負(fù)載變更或交替時(shí)容易發(fā)生超載、 短路現(xiàn)象。 中性線中流入過大的不平衡電流，導(dǎo)致中性線增粗。對線損的影響。 三相四線制結(jié)線方式，當(dāng)三相負(fù)荷平衡時(shí)線損最?。划?dāng)一相負(fù)荷重，兩 相負(fù)荷輕的情況下線損增量較?。?當(dāng)一相負(fù)荷重， 一相負(fù)荷輕， 而第三相的負(fù)荷為平均負(fù)荷 的情況下線損增量較大； 當(dāng)一相負(fù)荷輕， 兩相負(fù)荷重的情況下線損增量最

11、大。 當(dāng)三相負(fù)荷不 平衡時(shí)，無論何種負(fù)荷分配情況，電流不平衡度越大，線損增量也越大。 8雜訊干擾（或稱噪聲 Noises ）指射頻干擾（RFI）和電磁干擾（EFI）及其它和種高頻干擾。 源于電磁波或高頻波感應(yīng)， 它是高頻率的變化，在正常電力 50Hz 頻率上介于 15-100%電位擾動。馬達(dá)運(yùn)行、斷電器動 作、馬達(dá)控制器工作、廣播發(fā)射、微波輻射及電氣風(fēng)暴都會造成噪聲。危害：雜訊過大，可能讓電腦CPU產(chǎn)生誤判，嚴(yán)重者可能燒壞 CPU和其他電腦配件， 可造成無 線電傳輸中斷。感應(yīng)傳導(dǎo)到四周環(huán)境，導(dǎo)致其他電子設(shè)備 . 無法正常工作。 可使民航系統(tǒng)工作失效，通信不暢，計(jì)算機(jī)運(yùn)行錯(cuò)誤，自動設(shè)備誤動作。 澳其斯交流參數(shù)電源綜合調(diào)節(jié)器，