电源质量问题的危害及解决方案

摘要：
1．电压的变化范围过大电网供电不足，供电部门采取降压供电，或地处偏远地带，损耗过多，导致电压偏低。电网用电太少，导致电压偏高电压低负载不能正常工作，电压太高，负载使用寿命缩短，或将负载烧毁。
关键词：电源
1．电压的变化范围过大 电网供电不足，供电部门采取降压供电，或地处偏远地带，损耗过多，导致电压偏低。电网用电太少，导致电压偏高电压低负载不能正常工作，电压太高，负载使用寿命缩短，或将负载烧毁。
2．波形失真（或称谐波Waveform Distortion） 普遍的波形失真指标准电源波形的多种谐波。电网谐波产生的原因是整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯系统、计算机、微波炉、节能灯、调光器等电力电子设备和电器设备中开关电源的使用或二次电源本身自身产生。 谐波对公用电网的危害主要包括：
1）使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输变电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时，会引起线路过热甚至发生火灾；
2）影响各种电气设备的正常工作，除了引起附加损耗外，还可使电机产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏；
3）会引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使前述的危害大大增加，甚至引起严重事故；
4）会导致继电保护和自动装置误动作，并使电气测量仪表计量不准确；
5）会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。
3.突波（或称电涌Power Surges） 指在瞬间内（数毫秒间）输出电压有效值高于额定值110%，持续时间达一个或数个周期。是破坏精密电子设备的主要元凶。除受到雷击产生外另外主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机开机时，电网因突然卸载而产生的高压。 电涌的危害： 计算机技术发展至今，多层、超规模的集层芯片，电路密集，趋向是集成度更高、元器件间隙更小、导线更细。几年前，一平方厘米的计算机芯片有 2,000个晶体管而现在的奔腾机则超过10,000,000个。从而增加了计算机受电涌损坏的概率。 由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。当电涌超出计算机能承受的水平时，计算机将出现数据乱码，芯片被损坏，部件提前老化，这些症状包括：出乎预料的数据错误，接收/输送数据的失败，丢失文档，工作失常，经常需要维修，原因不明的故障和硬件问题等等。 雷电电涌远远超出了计算机和其它电气设备所能承受的水平，绝大多数情况下，造成计算机和其它电器设备的当即毁坏，或数据的永远丢失。即使是一个20马力的小型感应式发动机的启动或关闭也会产生3,000－5,000伏的电涌，使和它共用同一配电箱的计算机在每一次电涌中都会受到损坏或干扰，这种电涌的次数非常频繁。 电涌对敏感电子电器设备的影响有以下类型： 破坏 电压击穿半导体器件 破坏元器件金属化表层 破坏印刷电路板印刷线路或接触点 破坏三端双可控硅元件／晶闸管…… 干扰 锁死、晶闸管或三端双向可控硅元件失控 数据文件部分破坏 数据处理程序出错 接收、传输数据的错误和失败 原因不明的故障…… 过早老化 零部件提前老化、电器寿命大大缩短 输出音质、画面质量下降 、 电涌会毁坏哪些电气设备？ 含有微处理器的电气设备极易受到电涌的毁坏，这包括计算机及辅助设备、程序控制器、PLC、传真机、电话机、留言机等；程控交换机、广播电视发送机、影视设备、微波中继设备；家电行业的产品包括电视机、音响、微波炉、录象机、洗衣机、烘干机、电冰箱等。
　　调查数据表明：在保修期出现问题的电气设备中，有63%是由于电涌造成的。
4.尖波（或高压尖脉冲Spikes） 指峰值达6000V，持续时间从万分之一秒至二分之一周期（10ms）的电压。这主要是由于雷击、电弧入电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生。 危害：在炼钢厂、 轧钢厂或者大量使用晶闸管设备、电火花设备、电力机车等地方，这种尖峰干扰为害尤厉。其幅度大的可达数百伏甚至上千伏，而脉宽一般为μS数量级。雷电也常以尖峰脉冲方式入侵。尖峰脉冲幅度很大时，会破坏工控机开关电源输入滤波器、整流器甚至主振管。再加之其频谱很宽，也会窜入计算机造成干扰。
5．瞬态过电压（transient overvoltage）和暂态过电压（temporary overvoltage） 指峰值电压高达20000V，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。其主要原因及可能造成的破坏类似于高压尖脉冲，主要由雷电所致。 危害：以大规模集成电路为核心组件的测量、监控、保护、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，或者造成电子设备受到干扰，数据丢失，或暂时瘫痪；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。
6．电压下陷/下降（Sags & Brownouts） 指市电电压有效值界于额定值的80-85%之间的低压状态，并且持续时间达一个到数个周期，甚至更长。其产生原因包括：大型设备启动和应用、大型电动机启动、或大型电力变压器接入、主电力线切换、线路过载等。 危害：电压下陷是最常见的电力问题，它占了电力问题的87％。电源可能因某种原因而造成短时间的电压下降。它对计算机的影响轻则使keyboard等接口设备暂停作业，重则使数据流失、档案毁坏。电压的下陷同时也会使计算机内的组件毁坏，以致于寿命减短。
7.三相电压不平衡 指各相之间电压不相等或相角不相等，由于各相负载不平衡造成。 三相不平衡的危害和影响 三相不平衡是指三相电源各相的电压不对称。是各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)适用于交流额定频率为50赫兹。在电力系统正常运行方式下，由于负序分量而引起的PCC点连接点的电压不平衡。该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。 对变压器的危害。在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，使变压器处于不对称运行状态。造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。 对用电设备的影响。三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机的温度上升，效率下降，能耗增加，发生震动，输出亏耗等影响。各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。
　　断路器允许电流的余量减少，当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。中性线中流入过大的不平衡电流，导致中性线增粗。 对线损的影响。三相四线制结线方式，当三相负荷平衡时线损最小；当一相负荷重，两相负荷轻的情况下线损增量较小；当一相负荷重，一相负荷轻，而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较大；当一相负荷轻，两相负荷重的情况下线损增量最大。当三相负荷不平衡时，无论何种负荷分配情况，电流不平衡度越大，线损增量也越大。
8．杂讯干扰（或称噪声Noises） 指射频干扰（RFI）和电磁干扰（EFI）及其它和种高频干扰。源于电磁波或高频波感应，它是高频率的变化，在正常电力50Hz频率上介于15-100%电位扰动。马达运行、断电器动作、马达控制器工作、广播发射、微波辐射及电气风暴都会造成噪声。 危害：杂讯过大，可能让电脑CPU产生误判，严重者可能烧坏CPU和其他电脑配件，可造成无线电传输中断。 感应传导到四周环境，导致其他电子设备. 无法正常工作。 可使民航系统工作失效，通信不畅，计算机运行错误，自动设备误动作。 澳其斯交流参数电源综合调节器，对提高配网的供电质量有着重要的作用。该装置具有如下功能：
（1）在原侧电压波动或2—3周波短时停电的条件下，维持负载侧电压恒定；
（2）在原侧电压不平衡且谐波条件下，维持负载侧三相电压平衡；
（3）可补偿负载侧电流谐波和无功，使网侧只提供有功电流；
（4）可补偿负载侧不平衡的电流谐波，使网侧电流为三相平衡；
（5）可排除各种微观电源干扰污染。