基本電能質量測量方法和常見問題原因(圖)
發布時間:2008-10-21 來源:福祿克公司
中心論題:
- 介紹合理的故障排查流程
- 分析電能質量問題的主要原因
解決方案:
- 先診斷建築內的電氣基礎設施,然後在必要時進行監視
- 針對不同的原因提出不同的解決方案
雖(sui)然(ran)我(wo)們(men)享(xiang)受(shou)著(zhe)固(gu)態(tai)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)巨(ju)大(da)好(hao)處(chu),但(dan)在(zai)實(shi)際(ji)上(shang),處(chu)於(yu)這(zhe)一(yi)技(ji)術(shu)核(he)心(xin)地(di)位(wei)的(de)微(wei)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)卻(que)依(yi)賴(lai)著(zhe)清(qing)潔(jie)電(dian)能(neng)。更(geng)快(kuai)的(de)速(su)度(du)和(he)更(geng)低(di)的(de)電(dian)壓(ya),意(yi)味(wei)著(zhe)對(dui)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)有(you)著(zhe)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)(PQ)涉及麵較廣,從像電壓突降、驟升、中斷以及瞬變這樣的電壓幹擾,一直到電流諧波以及高性能布線和接地。不良電能質量的症狀包括設備間歇鎖定和複位、數據受到破壞、設備提前出現故障以及沒有任何表麵原因的部件過熱等。最終的結果是生產中斷、生產效率下降以及人員受到危害。
從問題現場開始檢查
排(pai)查(zha)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)問(wen)題(ti)的(de)一(yi)個(ge)方(fang)法(fa)是(shi),從(cong)盡(jin)可(ke)能(neng)靠(kao)近(jin)受(shou)影(ying)響(xiang)負(fu)載(zai)的(de)位(wei)置(zhi)開(kai)始(shi)檢(jian)查(zha)。受(shou)影(ying)響(xiang)的(de)負(fu)載(zai)是(shi)功(gong)能(neng)發(fa)生(sheng)異(yi)常(chang)的(de)靈(ling)敏(min)負(fu)載(zai),通(tong)常(chang)為(wei)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)。在(zai)懷(huai)疑(yi)存(cun)在(zai)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)問(wen)題(ti)時(shi),需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)工(gong)作(zuo)就(jiu)是(shi)要(yao)將(jiang)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)問(wen)題(ti)這(zhe)一(yi)原(yuan)因(yin)與(yu)其(qi)他(ta)可(ke)能(neng)原(yuan)因(yin)(硬件、軟件)隔離開。這種自下而上的方法會使您大有收獲。這需要敏銳的眼光和進行一些基本測量。
另ling外wai一yi種zhong方fang法fa是shi使shi用yong一yi個ge三san相xiang監jian視shi儀yi從cong電dian力li進jin線xian處chu開kai始shi檢jian查zha,逐zhu步bu查zha找zhao到dao受shou影ying響xiang的de負fu載zai。如ru果guo問wen題ti起qi源yuan於yu公gong用yong電dian站zhan,則ze這zhe種zhong方fang法fa是shi非fei常chang有you用yong的de。然ran而er,反fan複fu進jin行xing的de調tiao查zha已yi得de出chu結jie論lun,絕jue大da多duo數shu電dian能neng質zhi量liang問wen題ti是shi出chu在zai設she施shi中zhong。實shi際ji上shang,作zuo為wei一yi般ban規gui則ze,電dian能neng質zhi量liang在zai電dian力li進jin線xian處chu(與公用電力相連的位置)是最好的,並隨著在配電係統中向下遊移動而發生惡化。這是因為設施本身的負載引發了問題。另外一個明顯的事實是,75%的電能質量問題與接線和接地問題有關!
因yin此ci,許xu多duo電dian能neng質zhi量liang管guan理li機ji構gou建jian議yi,一yi個ge合he理li的de故gu障zhang排pai查zha流liu程cheng是shi,首shou先xian診zhen斷duan建jian築zhu內nei的de電dian氣qi基ji礎chu設she施shi,然ran後hou在zai必bi要yao時shi進jin行xing監jian視shi。我wo們men的de自zi下xia而er上shang的de故gu障zhang排pai查zha步bu驟zhou可ke幫bang助zhu您nin完wan成cheng這zhe一yi探tan查zha工gong作zuo。
開始步驟
製作一個路線圖
如(ru)果(guo)不(bu)了(le)解(jie)被(bei)調(tiao)查(zha)位(wei)置(zhi)的(de)情(qing)況(kuang),就(jiu)很(hen)難(nan)診(zhen)斷(duan)出(chu)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)問(wen)題(ti)。開(kai)始(shi)時(shi),您(nin)可(ke)以(yi)先(xian)確(que)定(ding)位(wei)置(zhi),或(huo)重(zhong)新(xin)構(gou)建(jian)現(xian)場(chang)的(de)一(yi)個(ge)單(dan)線(xian)圖(tu)。通(tong)過(guo)該(gai)單(dan)線(xian)圖(tu),可(ke)識(shi)別(bie)出(chu)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)以(yi)及(ji)它(ta)們(men)所(suo)供(gong)電(dian)的(de)負(fu)載(zai)。帶(dai)有(you)紅(hong)線(xian)的(de)實(shi)際(ji)結(jie)構(gou)單(dan)線(xian)圖(tu)就(jiu)是(shi)您(nin)所(suo)要(yao)的(de)單(dan)線(xian)圖(tu)。
如果您在現場工作,則該線路圖可能已存在於您的腦海中,但如果您把它繪製在紙上,則將會對每個人(包括您自己)帶dai來lai巨ju大da幫bang助zhu。如ru果guo您nin是shi第di一yi次ci來lai到dao工gong作zuo現xian場chang,則ze得de到dao一yi個ge最zui新xin的de單dan線xian圖tu就jiu意yi味wei著zhe可ke以yi識shi別bie出chu新xin的de負fu載zai或huo係xi統tong中zhong的de最zui新xin變bian化hua。為wei何he要yao做zuo出chu這zhe種zhong努nu力li?因yin為wei係xi統tong是shi動dong態tai的de,它ta們men會hui隨sui時shi間jian而er發fa生sheng改gai變bian,而er這zhe些xie變bian化hua經jing常chang沒mei有you經jing過guo計ji劃hua,是shi任ren意yi發fa生sheng的de。而er且qie,雖sui然ran一yi些xie問wen題ti在zai起qi因yin和he效xiao果guo上shang都dou是shi局ju部bu的de,但dan也ye有you許xu多duo問wen題ti來lai源yuan於yu係xi統tong中zhong一yi部bu分fen與yu另ling外wai一yi部bu分fen之zhi間jian的de相xiang互hu作zuo用yong。您nin的de工gong作zuo就jiu是shi要yao了le解jie這zhe些xie係xi統tong的de相xiang互hu影ying響xiang。您nin的de記ji錄lu歸gui檔dang越yue完wan整zheng,得de到dao的de結jie果guo就jiu越yue佳jia。

圖1 商業和工業設施中典型的簡化配電係統。
但dan在zai實shi際ji上shang,最zui需xu要yao幫bang助zhu的de位wei置zhi往wang往wang是shi那na些xie最zui不bu可ke能neng對dui係xi統tong中zhong所suo發fa生sheng的de事shi件jian進jin行xing良liang好hao記ji錄lu的de位wei置zhi。許xu多duo顧gu問wen人ren員yuan都dou會hui通tong過guo用yong現xian場chang實shi際ji存cun在zai的de情qing況kuang將jiang遞di交jiao給gei他ta們men的de文wen檔dang進jin行xing更geng新xin而er發fa揮hui他ta們men的de作zuo用yong。最zui簡jian單dan的de規gui則ze是shi,在zai調tiao查zha中zhong的de這zhe個ge時shi刻ke要yao盡jin可ke能neng做zuo好hao記ji錄lu歸gui檔dang,但dan不bu要yao指zhi望wang它ta可ke以yi使shi用yong。
在工作地點周圍巡視一下
有時,目視檢查會提供直接線索,可以發現以下問題:
● 變壓器發生過熱
● 電纜或接頭因發熱而褪色
● 電源插板相互插接在一起
● 信號電纜和電源電纜布置在同一個電纜橋架中
● 子配電盤中存在額外的中線接地連接
● 接地導線與截止於半空中的金屬管連接
至少,你會知道設施是如何布線的以及典型負載是什麼。
與受影響的人員會麵並保持事件的一個記錄
與yu操cao作zuo受shou影ying響xiang設she備bei的de人ren員yuan會hui麵mian。你ni會hui得de到dao對dui問wen題ti的de描miao述shu,經jing常chang會hui發fa現xian沒mei有you預yu料liao到dao的de線xian索suo。對dui問wen題ti發fa生sheng的de時shi間jian以yi及ji問wen題ti的de症zheng狀zhuang進jin行xing記ji錄lu也ye是shi一yi個ge很hen好hao的de做zuo法fa。這zhe對dui於yu間jian歇xie發fa生sheng的de問wen題ti極ji為wei重zhong要yao。目mu標biao是shi找zhao到dao有you助zhu於yu將jiang受shou影ying響xiang負fu載zai中zhong所suo發fa生sheng的de問wen題ti與yu別bie處chu同tong時shi發fa生sheng的de某mou個ge事shi件jian關guan聯lian起qi來lai的de某mou種zhong形xing式shi。當dang然ran,進jin行xing這zhe種zhong故gu障zhang記ji錄lu是shi離li受shou影ying響xiang的de設she備bei距ju離li最zui近jin的de操cao作zuo人ren員yuan的de責ze任ren。
電能質量問題的主要原因
造成電能質量出現問題的原因多種多樣,有自然因素,也有人為錯誤,下麵列出了一些導致電能質量出現問題的主要原因。
雷電
ruguomeiyouanzhuangshiyidebileizhuangzhi,leidianjiuhuidailaijidadepohuaizuoyong。ruguogongyongdianzhandeshudianxianluhenchang,leidianhaihuiyinqixianlushangfashengdianyatujiangheqiandianya。ruguojulihenjin,zetahuiyinqidianyazhoushengheguodianya。zongzhi,leidianshiyizhongziranzuoyong,tadepohuaizuoyongyurenleidaigeizishendepohuaibushuyutongyigefanchou。
公用電站自動斷路器重合閘
引起短時電壓突降/中斷,但情況要好於較長時間的電壓中斷。
電力電容器分斷
引起高能量電壓幹擾(就像是波形上所存在的一個振蕩瞬變)。如果電容器組在設施附近,則這種瞬變可能會在整個建築內部傳播。
沒有足夠配電變壓器的商業樓宇
嚐試在錯誤的位置走捷徑;將208V的饋線一直布置到高達20層的高度不會帶來好的電能質量。
發電機組的規格與諧波負載的規格不相配
過高的電壓失真會影響電子控製電路。如果存在SCR轉(zhuan)換(huan)器(qi)負(fu)載(zai),則(ze)諧(xie)波(bo)可(ke)能(neng)會(hui)影(ying)響(xiang)頻(pin)率(lv)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)。沒(mei)有(you)考(kao)慮(lv)諧(xie)波(bo)作(zuo)用(yong)而(er)使(shi)用(yong)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)電(dian)容(rong)器(qi)諧(xie)波(bo)和(he)電(dian)容(rong)器(qi)是(shi)不(bu)相(xiang)容(rong)的(de)。電(dian)容(rong)器(qi)在(zai)諧(xie)波(bo)負(fu)載(zai)下(xia)不(bu)堪(kan)重(zhong)負(fu)。
來自高轉矩直接加壓起動電機負載的衝擊電流
如果負載過大或電源阻抗過高,就會引起電壓突降。交錯電機起動會有所幫助。
配電盤上的中線規格不足
在充斥著3次諧波的環境中,中線很容易攜帶與相電流相當或比相電流還要高很多的電流。中線的規格不足,會產生過熱的接線頭、潛在火災危險以及很高的中線對地電壓。
將電源線和信號線布置在一起
可以將信號線看作單線變壓器的次級,而將電源線看作變壓器的初級。它們之間時刻存在發生耦合的機會。
導線管接頭鬆動和缺乏綠色接地導線
引起接地回路斷開或存在高阻抗。這對於電能質量或安全性都是不利的。
插座接線錯誤(中線和地線調換)
很難相信,但這種情況卻很多。將返回電流加到地線上,並產生接地噪聲電流。
數據電纜的每端與不同的接地參考相連
這可不得了!表明設備外殼與數據電纜連接器之間存在電壓。
高頻噪聲
最有效的高頻接地技術是安裝一個信號參考格柵(SRG)。
隔離接地棒
它們是一個安全危險,因為地是一個高阻抗回路,將會阻止足夠電流流動以使斷路器脫扣。它們還會產生接地回路;畢竟,每個電子都必須返回它們所來的地方。出於電能質量方麵的考慮,一些廠商會堅持這樣的觀點:除非安裝一個隔離接地棒,否則他們提供的設備保修是無效的。
非法中線對地連接

圖2 隔離接地棒可產生接地回路,CNC機床裝置中的常見問題
將返回電流加到接地線上。這不僅是一個電能質量問題,它還是一個管道問題。循環的接地電流會使水管腐蝕。
除了上麵列出的這些,還有很多其他原因,比如,分支電路上存在共用中線會引起負載相互作用和中線過載;與靈敏負載共享分支電路的激光打印機和複印機會存在周期性電壓突降和開關瞬變等。
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