電能質(zhì)量對(duì)高科技企業(yè)的重要性

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)代社會(huì)是以信息技術(shù)為先導(dǎo)的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,這就要求電力供應(yīng)具有高可靠性,高動(dòng)態(tài)恒定特性,控制靈活,應(yīng)用方便等特點(diǎn).但隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)污染現(xiàn)象也日益嚴(yán)重,電能質(zhì)量也隨之提出了新的問(wèn)題.一方面,用電負(fù)荷日趨復(fù)雜化和多樣化,如半導(dǎo)體整流和逆變裝置以及變頻調(diào)速裝置等電力電子設(shè)備的應(yīng)用,這些具有非線性,諧波豐富,沖擊性和不平衡特征的負(fù)荷會(huì)影響到供電電網(wǎng),給電能質(zhì)量提出了新的問(wèn)題.另一方面,用戶對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高,眾多基于計(jì)算機(jī),微處理器控制的精密電子和電力電子裝置在電力系統(tǒng)大量使用,對(duì)供電質(zhì)量的敏感程度越來(lái)越高,尤其對(duì)供電系統(tǒng)的暫態(tài)性能,也提出了要求.

電能質(zhì)量一般是指電壓或電流的幅值,頻率,波形等參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差.過(guò)去,電力系統(tǒng)中許多機(jī)電設(shè)備都能在上述參量相對(duì)較大的變化范圍內(nèi)正常地工作.但是在近五到十年,隨著高新技術(shù)尤其是信息技術(shù)的飛速發(fā)展,基于計(jì)算機(jī),微處理器控制的用電設(shè)備和電力電子設(shè)備在系統(tǒng)中的大量使用,他們對(duì)系統(tǒng)干擾比機(jī)電設(shè)備更敏感,因此對(duì)電能質(zhì)量的要求也更高.一旦出現(xiàn)電能質(zhì)量問(wèn)題,輕則造成設(shè)備故障,重則造成整個(gè)系統(tǒng)的損壞,由此帶來(lái)的損失是難以估量的.另外,大量為提高生產(chǎn)效率,節(jié)約能源和減小環(huán)境污染而采用的基于電力電子技術(shù)的現(xiàn)代化設(shè)備正成為電能質(zhì)量問(wèn)題的主要來(lái)源.以電氣化鐵路機(jī)車牽引式負(fù)荷為例,這種屬于整流負(fù)荷的典型諧波源,它采用工頻單相式交流供電,又是典型的負(fù)序源.同時(shí)它具備波動(dòng)性和不確定性,是典型的電壓波動(dòng)源和閃變?cè)?普通用戶中大量使用的開(kāi)關(guān)式電源,公共照明系統(tǒng)中熒光照明負(fù)荷正逐漸成為配電系統(tǒng)中主要的諧波源和波動(dòng)源.在這些新技術(shù)成功解決實(shí)際生活環(huán)境中的污染問(wèn)題的同時(shí),如不加防范則會(huì)造成電力系統(tǒng)中新的污染問(wèn)題.所以,信息時(shí)代的電能質(zhì)量具有一系列的新特點(diǎn)。

信息社會(huì)對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題提出了新的挑戰(zhàn),高科技企業(yè)對(duì)電能質(zhì)量有了新的要求。因此，電能質(zhì)量的內(nèi)涵也發(fā)生了較大的改變.對(duì)于如電子控制器,芯片生產(chǎn)線,PLC,精密機(jī)械工具,微型電機(jī),計(jì)算機(jī)裝置等等設(shè)備對(duì)電力供應(yīng)的質(zhì)量提出了更全面的要求,尤其是其暫態(tài)性能方面的要求.敏感的信息用電設(shè)備對(duì)于甚至是幾個(gè)周波的供電中斷或電壓跌落都會(huì)受到影響.近年來(lái),隨著供電可靠性的不斷提高人們逐漸將對(duì)傳統(tǒng)的如供電中斷,電壓長(zhǎng)時(shí)間偏高或偏低等老的供電質(zhì)量問(wèn)題的注意力,轉(zhuǎn)向新的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題,如持續(xù)時(shí)間為周波級(jí)的動(dòng)態(tài)電壓升高,脈沖,電壓跌落和瞬時(shí)供電中斷.這些都是近年來(lái)隨著社會(huì)信息化的日益廣泛而逐漸暴露出來(lái)的新電能質(zhì)量問(wèn)題形式.

在此,列舉在不同行業(yè)對(duì)設(shè)備造成危害的實(shí)例:第一,芯片測(cè)試:當(dāng)電壓低于80%時(shí),控制器動(dòng)作將制冷電機(jī)切除,導(dǎo)致巨大生產(chǎn)損失.如上海浦東某電子有限公司是一家以生產(chǎn)0.25-0.5μm硅晶片為主的高科技企業(yè)，其中有一部分負(fù)荷對(duì)電壓變動(dòng)十分敏感，當(dāng)電壓跌至正常電壓的80%，持續(xù)時(shí)間超過(guò)20ms時(shí)，其內(nèi)部的部分設(shè)備就會(huì)停機(jī)，據(jù)粗略估計(jì)，每發(fā)生一次類似事件，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失在200萬(wàn)元人民幣以上。第二，PLC:早期的產(chǎn)品,當(dāng)電壓低于10%時(shí),能持續(xù)工作15個(gè)周波,新版產(chǎn)品,當(dāng)電壓低于50%時(shí),PLC停止工作.一些I/O設(shè)備,當(dāng)電壓低于90%,持續(xù)時(shí)間僅幾個(gè)周波,就會(huì)被切除.第三，精密儀器:由機(jī)器人控制對(duì)金屬部件進(jìn)行鉆,切割等精密加工的機(jī)械工具,為保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全,工作電壓檻值一般設(shè)為90%,當(dāng)電壓低于此值,持續(xù)時(shí)間超過(guò)2-3個(gè)周波時(shí),被跳閘.第四，計(jì)算機(jī):當(dāng)電壓低于60%,持續(xù)時(shí)間超過(guò)12個(gè)周波時(shí),計(jì)算機(jī)將受到影響,如數(shù)據(jù)丟失.由此可看,動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題已成為目前影響供電可靠性的主要原因,是信息化社會(huì)供電質(zhì)量問(wèn)題不同于以往任何時(shí)代的主要特征.

目前大多數(shù)電子芯片行業(yè)所關(guān)心的電壓暫降問(wèn)題。電壓暫降是指電壓有效值跌落至額定電壓的10%-90%，持續(xù)時(shí)間為10ms-1s的電能質(zhì)量問(wèn)題。但是根據(jù)國(guó)標(biāo)，該現(xiàn)象并未列入電能質(zhì)量國(guó)標(biāo)中，所以，要撲捉該故障，需要有特殊的考慮。采用電能質(zhì)量分析儀PQPT1000通過(guò)觸發(fā)功能，很簡(jiǎn)單的就實(shí)現(xiàn)了電壓暫降的測(cè)試工作。我們可以下圖所示的觸發(fā)設(shè)置中進(jìn)行這樣的設(shè)置。

針對(duì)電壓暫降的測(cè)試

根據(jù)電壓暫降定義，如果電壓額定值為115V，那么電壓有效值的上限為126.5V，下限定為103V，通過(guò)記錄RMS圖象，以及記錄三相波形。實(shí)際在某芯片生產(chǎn)廠記錄到的電壓暫降波形如圖所示。

電壓暫降實(shí)際波形

又如，CBEMA曲線可以針對(duì)事件提供一個(gè)總覽，根據(jù)持續(xù)時(shí)間和極值進(jìn)行判斷，如下圖通過(guò)該圖就非常方便，快捷的分析各種不同用戶和設(shè)備的情況，在曲線中，電壓暫降，過(guò)電壓等現(xiàn)象清楚的體現(xiàn)出來(lái)。

CBEMA曲線

實(shí)際的電壓有效值波形說(shuō)明了通過(guò)這樣的觸發(fā)可以有效的撲捉各種用戶感興趣的數(shù)據(jù)。同樣，在國(guó)標(biāo)變更或增減各種參量的時(shí)候，儀器具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。同時(shí)，用戶對(duì)其他一些電能質(zhì)量有關(guān)的電氣量感興趣的話，也完全有可能通過(guò)對(duì)其物理現(xiàn)象進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)合適的觸發(fā)量來(lái)尋找該現(xiàn)象的實(shí)際波形，用以深入研究。

高新技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的滲透應(yīng)用,電能質(zhì)量的重要性將日益引起人們的關(guān)注.當(dāng)今威脅電網(wǎng)質(zhì)量的主要干擾是動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題.目前,我國(guó)對(duì)原有電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了進(jìn)一步的修改,同時(shí),也制定了有關(guān)電壓跌落和短時(shí)供電中斷等的動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo).以為電能質(zhì)量的評(píng)估提供提供依據(jù),科學(xué),準(zhǔn)確的測(cè)試手段和分析方法對(duì)研究擾動(dòng)現(xiàn)象對(duì)用戶危害的程度,以及預(yù)防和抑制故障具有重要的意義.

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)已經(jīng)逐步市場(chǎng)化，強(qiáng)化電能質(zhì)量概念是時(shí)代發(fā)展的需要，是時(shí)代提出的新的挑戰(zhàn)，中國(guó)加入世界貿(mào)易組織，將有大量的高科技企業(yè)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，電網(wǎng)的電能質(zhì)量能否滿足這些企業(yè)的要求將會(huì)成為一個(gè)突出的問(wèn)題。隨著北京2008年奧運(yùn)會(huì)申辦成功，用科學(xué)的方法，完善的管理，有效的措施提高我國(guó)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，確保那些高，精，尖的奧運(yùn)工作設(shè)備不受電網(wǎng)污染的干擾而正常工作，確保我們的電力是綠色電力。

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