电源质量及谐波治理

电力18讯：    电力设备运行中的问题和故障，通常都是由于电网电气参数波动或瞬间干扰所引起，如：电压波动、浪涌冲击、谐波、三相不平衡、功率因数过低、缺相运行等。长期以来，这些导致设备运行故障、维修工作量增加及增耗电费的情况受到用户和供电部门的广泛关注。

   近年来, 电力网中非线性负载的逐渐增加是全世界共同的趋势，如变频驱动或晶闸管整流直流驱动设备、计算机、重要负载所用的不间断电源(UPS) 、节能荧光灯系统等，这些非线性负载将导致电网污染，电力品质下降，引起供用电设备故障, 甚至引发严重火灾事故等。世界上包括我国的一些建筑物突发火灾被证明与电力污染有关。

   电力污染及电力品质恶化主要表现在以下方面：电压波动、浪涌冲击、谐波、三相不平衡等。

   2.电源污染的危害

   电源污染会对用电设备造成严重危害，主要有：

   * 干扰通讯设备、计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

   * 影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能, 造成噪声干扰和图像紊乱。

   * 引起电气自动装置误动作，甚至发生严重事故。

   * 使电气设备过热，振动和噪声加大，加速绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。

   * 造成灯光亮度的波动(闪变)，影响工作效益。

   * 导致供电系统功率损耗增加。

   3.电源污染的种类

   3.1 电压波动及闪变

   电压波动是指多个正弦波的峰值，在一段时间内超过(低于)标准电压值，大约从半周波到几百个周波，即从10MS到2.5秒, 包括过压波动和欠压波动。普通避雷器和过电压保护器，完全不能消除过压波动，因为它们是用来消除瞬态脉冲的。普通避雷器在限压动作时有相当大的电阻值，考虑到其额定热容量(焦尔)，这些装置很容易被烧毁，而无法提供以后的保护功能。这种情况往往很容易忽视掉，这是导致计算机、控制系统和敏感设备故障或停机的主要原因。

   另一个相反的情况是欠压波动，它是指多个正弦波的峰值，在一段时间内低于标准电压值，或如通常所说：晃动或降落。长时间的低电压情况可能是由供电公司造成或由于用户过负载造成，这种情况可能是事故现象或计划安排。更为严重的是失压，它大多是由于配电网内重负载的分合造成，例如大型电动机、中央空调系统、电弧炉等的启停以及开关电弧、保险丝烧断、断路器跳闸等，这些都是通常导致电压畸变的原因。

   大型用电设备的频繁启动导致电压的周期性波动,如电焊机、冲压机、吊机、电梯等,这些设备需要短时冲击功率,主要是无功功率。电压波动导致设备功率不稳，产品质量下降；灯光的闪变引致眼睛疲劳,降低工作效率。

   3.2 浪涌冲击

   浪涌冲击是指系统发生短时过(低)电压,即时间不超过1毫秒的电压瞬时脉冲，这种脉冲可以是正极性或负极性，可以具有连串或振荡性质。它们通常也被叫作：尖峰、缺口、干扰、毛刺或突变。

   IBM公司对电压畸变进行了深入研究，结果如下：

    畸变类型 畸变数目 畸变发生相隔天数

   　 　低电压　1569　 2.1

   　　 过电压　103 　32.2

   　 　停电 　65 　51.0

   　　 操作过电压　2831 　1.2

   　　 脉冲过电压　1673 　2.0

   　　 总 计 6244

   电网中的浪涌冲击既可由电网内部大型设备(电机、电容器等)的投切或大型晶闸管的开断引起，也可由外部雷电波的侵入造成。浪涌冲击容易引起电子设备部件损坏，引起电气设备绝缘击穿；同时也容易导致计算机等设备数据出错或死机。

   3.3 谐波

   线性负载，例如纯电阻负载，其工作电流的波形与输入电压的正弦波形完全相同，非线性负载，例如斩波直流负载，其工作电流是非正弦波形。传统的线性负载的电流/电压只含有基波(50Hz)，没有或只有极小的谐波成分，而非线性负载会在电力系统中产生可观的谐波。

   谐波与电力系统中基波叠加，造成波形的畸变，畸变的程度取决于谐波电流的频率和幅值。非线性负载产生陡峭的脉冲型电流，而不是平滑的正弦波电流，这种脉冲中的谐波电流引起电网电压畸变，形成谐波分量，进而导致与电网相联的其它负载产生更多的谐波电流。

   计算机是此类非线性负载之一，象绝大多数办公室电子设<