設(shè)備供電的質(zhì)量你了解多少
一、為什么要關(guān)心供電質(zhì)量?
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/194169.htm在辦公室和家里的“單相”供電環(huán)境里,總希望有持續(xù)不斷的220V電源為電路中的設(shè)備供電。事實(shí)上,電壓是持續(xù)變化的。為更好地理解電能質(zhì)量,可以用路上行駛的汽車(chē)做比喻:道路質(zhì)量影響著汽車(chē)的壽命,有些影響會(huì)立即被看到(如輪胎磨損),但有些影響需要一定時(shí)間后才會(huì)顯露。同理,電源質(zhì)量不好會(huì)增加設(shè)備的耗電;增加質(zhì)保成本、增加停機(jī)時(shí)間、減少設(shè)備壽命。當(dāng)電源指標(biāo)超限時(shí),電壓/諧波監(jiān)測(cè)儀(例如美國(guó)理想工業(yè)公司的電壓/諧波監(jiān)測(cè)儀61-830簡(jiǎn)稱(chēng)VPM)將及時(shí)告知給您具體信息。
二、為何電壓會(huì)出現(xiàn)異常?
在很多情況下,接入建筑內(nèi)的“電路”是相對(duì)平坦的,由于設(shè)備之間相互影響,“路面”會(huì)變得崎嶇不平。下圖中能看到電壓(所謂“電路”)的變化情況。
例如,當(dāng)您開(kāi)啟家用空調(diào)時(shí),燈會(huì)變暗,就是由于電路中負(fù)荷短暫增加,影響了維持電燈亮度的電壓。如上圖所示,電路中電壓與電流的關(guān)系,負(fù)載電流增加,使電壓在相應(yīng)時(shí)段內(nèi)降低。類(lèi)似這類(lèi)事件可能導(dǎo)致計(jì)算機(jī)死機(jī)、敏感加工程序中斷、數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤以及其他很多問(wèn)題。
電能質(zhì)量不好可能造成很多不易診斷的、時(shí)有時(shí)無(wú)的問(wèn)題。電能質(zhì)量的影響因設(shè)備敏感度及其對(duì)電壓的適應(yīng)能力而異。通常設(shè)備都被設(shè)計(jì)為對(duì)供電有一定的適應(yīng)范圍。只有當(dāng)電壓超出設(shè)備設(shè)計(jì)范圍時(shí),問(wèn)題才會(huì)被注意到,就如同某些汽車(chē)只適于在平坦路面行駛,而某些車(chē)能越野一樣。電壓/諧波監(jiān)測(cè)儀能捕捉導(dǎo)致出現(xiàn)問(wèn)題的事件,利用它您就能確定設(shè)備問(wèn)題是否與電源性能相關(guān),并可驗(yàn)證現(xiàn)有電路能否支持添加敏感設(shè)備。
目前電能故障定位工具不是太簡(jiǎn)單就是太復(fù)雜。簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)記錄設(shè)備通常是對(duì)電壓進(jìn)行周期性采樣,只能提供有限信息。事件捕獲有可能影響您的設(shè)備,而重要的事件可能被錯(cuò)過(guò)。復(fù)雜的電能分析儀需要進(jìn)行設(shè)置并對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀,而且不是為墻壁插座而設(shè)計(jì)的。由于電器直接接入墻壁插座,所以這里是測(cè)量電壓最重要的地方。
三、何謂電能質(zhì)量
除非離變電站距離太遠(yuǎn)而受到過(guò)多因素的影響,電源接入建筑物時(shí)通常是潔凈的。影響電源質(zhì)量的情況往往發(fā)生在插座處。如果用示波器給交流電拍照的話,您就會(huì)發(fā)現(xiàn),其波形是正弦波,這與交流電的發(fā)電原理有關(guān)。平滑或完好的正弦波形代表著您所用交流電源的質(zhì)量好。負(fù)載、導(dǎo)線及外在因素可能干擾平滑的正弦波形,使電源入口附近和下游設(shè)備的供電質(zhì)量下降。電壓事件和諧波都會(huì)造成電能質(zhì)量下降。
還用行駛中的汽車(chē)比喻,對(duì)運(yùn)行在有電壓事件的電路中設(shè)備而言,就如同在“顛簸的道路”上行駛的汽車(chē)。為了更好地理解電壓事件的不同形式,首先要對(duì)它們有個(gè)明確的定義。電壓事件是根據(jù)其規(guī)模和持續(xù)時(shí)間來(lái)描述的。所謂規(guī)模,即:事件有多么嚴(yán)重;持續(xù)時(shí)間,即:事件存在了多久。
電壓驟降 (SAGS)
電壓瞬間降低稱(chēng)為驟降。其降低值可能很?。ū热?,降10%)或持續(xù)很短的時(shí)間。電壓下降持續(xù)超過(guò)1分鐘,則稱(chēng)為“欠壓”;完全停電,則稱(chēng)為“中斷”。電壓驟降可能因重負(fù)載啟動(dòng)造成,例如:電機(jī)、重型機(jī)械甚至吸塵器啟動(dòng)。電力系統(tǒng)的容量以及電路阻抗都會(huì)影響電壓驟降的規(guī)模。
電壓驟升 (SWELLS)
電壓驟升與電壓驟降正好相反。電壓短暫升高,并持續(xù)0.5秒至1分鐘。這種能量的釋放是由于電機(jī)或重型機(jī)械突然關(guān)斷引起的。電壓驟升較電壓驟降不常見(jiàn)但危害更大。持續(xù)超過(guò)1分鐘的電壓驟升,被稱(chēng)為“過(guò)壓”。有時(shí),在負(fù)載開(kāi)啟時(shí)會(huì)出現(xiàn)電壓驟降,由于系統(tǒng)過(guò)補(bǔ)償作用,緊跟著會(huì)出現(xiàn)電壓驟升。
脈沖(IMPULSES)
短時(shí)的非常高的電壓驟升或尖峰被稱(chēng)為脈沖,其規(guī)??赡軓恼k妷旱?倍到幾千伏,持續(xù)時(shí)間從不足微秒到幾百微秒甚至幾秒。脈沖的特征是在正常電壓波形上疊加了極高的電壓尖峰。脈沖是由于在電力系統(tǒng)中,蓄積在電感或電容里的能量短時(shí)間釋放造成的。
諧波(HARMONICS)
與道路的顛簸起伏不同,諧波產(chǎn)生的影響是一系列重復(fù)出現(xiàn)的小波動(dòng),就像在路肩上駕駛。電路中存在的諧波會(huì)造成額外的發(fā)熱、干擾通信線路、造成電子設(shè)備誤動(dòng)作、降低功率因數(shù)。
非線性負(fù)載,如:計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、調(diào)速設(shè)備,會(huì)產(chǎn)生諧波。這些設(shè)備在電路中產(chǎn)生高于50Hz的頻率。電壓波形出現(xiàn)連續(xù)的“平頂”,意味著電源不能為負(fù)載提供其運(yùn)行所需要的電壓峰值。
使用電子設(shè)備越多,電壓受干擾的可能性越大。諧波影響傳統(tǒng)負(fù)載和導(dǎo)線,使其發(fā)熱量增加、誤觸發(fā)、通信設(shè)備產(chǎn)生噪聲。
諧波存在的數(shù)量以總諧波含量(Total Harmonic Distortion (THD))的百分?jǐn)?shù)表示。THD 超過(guò) 5% 就應(yīng)調(diào)查其原因。
電壓性能和電能質(zhì)量是等價(jià)的。了解電壓驟降、驟升、脈沖及總諧波含量(%THD),可以為您節(jié)約時(shí)間和金錢(qián)。
三、電壓超限會(huì)造成何種影響?
電壓驟降Voltage Sags
上圖所示:某電壓在連續(xù)7天內(nèi)的變化,在第1天出現(xiàn)了1次電壓短暫跌落。您可能會(huì)問(wèn),如果電壓隨時(shí)都在變化,為何用電設(shè)備沒(méi)有隨即出現(xiàn)故障?其原因是,電子設(shè)備的電壓適應(yīng)范圍是正常電壓的±10%。而且,設(shè)備類(lèi)型不同其承受電壓變化的持續(xù)時(shí)間也不同。電壓的首次變化不一定使設(shè)備損壞,但如果電壓波動(dòng)持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或電壓事件頻繁出現(xiàn),超出了設(shè)備的耐受能力,設(shè)備就會(huì)損壞。
當(dāng)電壓不滿足設(shè)備供電指標(biāo)要求時(shí),設(shè)備運(yùn)行就會(huì)變得困難、過(guò)熱或?qū)е陆^緣性能不能滿足實(shí)際電壓的變化。
例如某冰箱的電壓適應(yīng)范圍是正常電壓的±10%,如果出現(xiàn)上圖所示的電壓驟降,冰箱的輸入電壓降為108V (以北美120V電壓制式為例),則電機(jī)就會(huì)發(fā)熱、效率降低。長(zhǎng)期的或反復(fù)的電壓驟降會(huì)降低冰箱電機(jī)的使用壽命,導(dǎo)致電壓下降的原因有多種,包括線徑過(guò)細(xì),線路過(guò)長(zhǎng)、用電設(shè)備過(guò)多等。
電壓驟升(Voltage Swells)
電壓驟升對(duì)電力系統(tǒng)的影響與電壓驟降不同,但結(jié)果是類(lèi)似的。上圖所示:帶有若干臺(tái)計(jì)算機(jī)的線路,反復(fù)出現(xiàn)電壓驟升的情形。這些反復(fù)出現(xiàn)的電壓驟升可能導(dǎo)致硬件損壞、死機(jī)、異常,而一旦得知是由于電源問(wèn)題導(dǎo)致的,這些故障都可以迅速排除。
諧波(Harmonics)
上圖所示:開(kāi)關(guān)電源干擾了交流電波形。電流的正弦波波峰處產(chǎn)生了下陷。根據(jù)歐姆定律,電壓與電流成反比,一旦電流波形變成這樣的非正弦波,電壓波形也會(huì)收到影響。產(chǎn)生諧波的設(shè)備也會(huì)受到諧波的影響。如上所述,如果多臺(tái)設(shè)備都在用電,電壓波形的波峰處就會(huì)出現(xiàn)平頂,整流穩(wěn)壓電源就無(wú)法輸出穩(wěn)定的直流電。換言之,諧波會(huì)影響線路中的其他負(fù)載。
四、什么人需要使用電壓/諧波監(jiān)測(cè)儀
設(shè)備安裝與維護(hù)人員
通過(guò)此儀器觀察電壓參數(shù)
設(shè)備制造商
用于成本管理
檢查所安裝設(shè)備的供電是否滿足運(yùn)行要求
物業(yè)管理
對(duì)耗電費(fèi)用與停電故障進(jìn)行管理與維護(hù);
鑒別是否由于電能質(zhì)量差造成設(shè)備故障;
驗(yàn)證昂貴設(shè)備的供電環(huán)境是否存在隱患;
驗(yàn)證UPS供電系統(tǒng)性能
電工
提高工作效率
快速定位停電故障原因
醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)備維護(hù)人員
確認(rèn)設(shè)備性能
檢查敏感設(shè)供電質(zhì)量
實(shí)驗(yàn)室設(shè)備/IT設(shè)備管理人員
查看敏感設(shè)備供電質(zhì)量
普通用電戶
查看電能表之后設(shè)備的用電情況
UPS維護(hù)人員
協(xié)助用戶獲得用電需求情況
美國(guó)理想工業(yè)公司新近推出的電壓/諧波監(jiān)測(cè)儀61-830是一款功能強(qiáng)大的故障定位工具,它能探測(cè)到電壓驟降、驟升、漂移、脈沖和諧波,無(wú)論是內(nèi)在的還是外在的,它能有效地衡量導(dǎo)致設(shè)備故障的電能質(zhì)量問(wèn)題,并能驗(yàn)證電源是否符合設(shè)備運(yùn)行要求。無(wú)需設(shè)置,也不需要計(jì)算機(jī)或特殊軟件輔助,電壓/諧波監(jiān)測(cè)儀61-830即可及時(shí)報(bào)告電壓事件出現(xiàn)的時(shí)間、持續(xù)的時(shí)間、嚴(yán)重程度。所有這些信息都可通過(guò)瀏覽菜單的方式讀取。電壓/諧波監(jiān)測(cè)儀61-830是您開(kāi)始電能質(zhì)量分析的起點(diǎn)。
電能表相關(guān)文章:電能表原理
評(píng)論