電源質(zhì)量問題的危害因素分析

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)、計算機、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，會引起線路過熱甚至發(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，還可使電機產(chǎn)生機械振動、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)致繼電保護和自動裝置誤動作，并使電氣測量儀表計量不準(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)時間達一個或數(shù)個周期。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)機開機時，電網(wǎng)因突然卸載而產(chǎn)生的高壓。

　　電涌的危害：計算機技術(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，一平方厘米的計算機芯片有 2,000個晶體管而現(xiàn)在的奔騰機則超過10,000,000個。從而增加了計算機受電涌損壞的概率。 由于計算機的設(shè)計和結(jié)構(gòu)決定了它應(yīng)在特定的電壓范圍內(nèi)工作。當(dāng)電涌超出計算機能承受的水平時，計算機將出現(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)錯誤，接收/輸送數(shù)據(jù)的失敗，丟失文檔，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。 雷電電涌遠遠超出了計算機和其它電氣設(shè)備所能承受的水平，絕大多數(shù)情況下，造成計算機和其它電器設(shè)備的當(dāng)即毀壞，或數(shù)據(jù)的永遠丟失。即使是一個20馬力的小型感應(yīng)式發(fā)動機的啟動或關(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算機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

　　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

　　數(shù)據(jù)文件部分破壞

　　數(shù)據(jù)處理程序出錯

　　接收、傳輸數(shù)據(jù)的錯誤和失敗

　　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，這包括計算機及輔助設(shè)備、程序控制器、PLC、傳真機、電話機、留言機等;程控交換機、廣播電視發(fā)送機、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、音響、微波爐、錄象機、洗衣機、烘干機、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6000V，持續(xù)時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、電力機車等地方，這種尖峰干擾為害尤厲。其幅度大的可達數(shù)百伏甚至上千伏，而脈寬一般為μS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，會破壞工控機開關(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

　　入計算機造成干擾。

　　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20000V，但持續(xù)時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)模集成電路為核心組件的測量、監(jiān)控、保護、通信、計算機網(wǎng)絡(luò)等先進電子設(shè)備廣泛運用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個領(lǐng)域，以大型CMOS集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，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，或暫時癱瘓;嚴(yán)重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀，使整個系統(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)時間達一個到數(shù)個周期，甚至更長。其產(chǎn)生原因包括：大型設(shè)備啟動和應(yīng)用、大型電動機啟動、或大型電力變壓器接入、主電力線切換、線路過載等。