2019年電氣工程師《供配電》考點(diǎn)17

智能建筑中的電源質(zhì)量要求文章通過(guò)對(duì)影響電源質(zhì)量，諸如電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)、瞬變浪涌等主要因素的分析，提出一些消除電源污染的方法，以保證在智能建筑中計(jì)算機(jī)和精密電子設(shè)備的正常運(yùn)行。智能建筑瞬變浪涌電滋干擾瞬變脈沖隨著國(guó)際潮流沖擊和微電子科技的沸騰，加上通計(jì)算機(jī)及自動(dòng)控制技術(shù)日新月異，使得建筑開(kāi)始走向高品質(zhì)、高功能領(lǐng)域，形成一種新的建筑形式――智能建筑。由于在智能建筑中運(yùn)用了許多計(jì)算機(jī)和微電子設(shè)備，對(duì)其供電電源的質(zhì)量提供了新的要求。因?yàn)殡娫雌焚|(zhì)的好壞，將直接影響智能建筑中設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，甚至導(dǎo)致重大人身、設(shè)備事故和造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這種影響不僅來(lái)自供電電源的電壓、頻率及電流等基本要素是否滿足用電設(shè)備的要求，而且也來(lái)自所提供的供電電源的電網(wǎng)質(zhì)量。

由于電子計(jì)算機(jī)、微處理器以及其他電子儀器設(shè)備普遍存在著絕緣強(qiáng)度低、對(duì)供電電源的質(zhì)量要求高、過(guò)電壓耐受能力差的弱點(diǎn)，使得這些高靈敏的電子系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)程序運(yùn)行錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、時(shí)間錯(cuò)誤、死機(jī)、無(wú)故重新啟動(dòng)甚至造成用電設(shè)備的永久性損壞，給人們?nèi)粘Ｉ钤斐删薮髶p失。為此，在智能建筑中，研究其供電電源質(zhì)量，實(shí)施有效的防護(hù)措施，已是必然的趨勢(shì)，而且受到世界各國(guó)普遍關(guān)注。

電源質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)

衡量電源質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)主要包括：電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)、諧波和三相不平衡等。眾所周知，供電電源質(zhì)量會(huì)受到多種因素的影響，如負(fù)荷的變化、大量非線性負(fù)載的使用、高次諧波的影響、功率因數(shù)補(bǔ)償電容的投入和切斷、雷電和人為故障、公共設(shè)施等都會(huì)影響電源的品質(zhì)，從而降低供電電源的質(zhì)量。

1.1電壓波動(dòng)

理想電源電壓正弦波的波形是連續(xù)、光滑、沒(méi)有畸變的，其幅值和頻率是穩(wěn)定的。當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，負(fù)荷出現(xiàn)較大的增加時(shí)，特別是附近有大型設(shè)備處于啟動(dòng)時(shí)，使得供電電源正弦波的幅值受到影響，產(chǎn)生低電壓。當(dāng)供電電源電壓波動(dòng)超過(guò)允許范圍時(shí)，就會(huì)使計(jì)算機(jī)和精密的電子設(shè)備運(yùn)算出現(xiàn)錯(cuò)誤，甚至?xí)褂?jì)算機(jī)的停電檢測(cè)電路誤認(rèn)為停電，而發(fā)生停電處理信號(hào)，影響計(jì)算機(jī)的正常工作。一般計(jì)算機(jī)允許電壓波動(dòng)范圍為：ac380v、220v±5%。計(jì)算機(jī)在電壓降低至額定電壓的70%時(shí)，計(jì)算機(jī)就視為中斷。為此，《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50174-93對(duì)電壓波動(dòng)明確規(guī)定，將電壓波動(dòng)分為a、b、c三級(jí)。

1.2頻率波動(dòng)

供電電源頻率波動(dòng)主要由于電網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)行而引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化所致。而計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備大多采用同步電動(dòng)機(jī)，一般計(jì)算機(jī)頻率允許波動(dòng)范圍為50hz±1%.當(dāng)供電電源頻率波動(dòng)超過(guò)允許范圍時(shí)，會(huì)使計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的頻率發(fā)生變化而產(chǎn)生錯(cuò)誤，甚至?xí)a(chǎn)生丟失等?！兑?guī)范》對(duì)頻率波動(dòng)明確規(guī)定，將頻率波動(dòng)分為a、b、c三級(jí)。

1.3波動(dòng)失真

產(chǎn)生電源電壓波形失真的主要原因是由于電網(wǎng)中非線性負(fù)載，特別是一些大功率的可控整流裝置的存在會(huì)對(duì)供電電源的電壓波形產(chǎn)生烴，還會(huì)使計(jì)算機(jī)的相對(duì)控制部分產(chǎn)生不利的影響;這種波形畸變，還會(huì)使計(jì)算機(jī)直流電源回路中的濾波電容上的電流明顯增大，電容器發(fā)熱;還由于鋸狀波形的出現(xiàn)，會(huì)使計(jì)算機(jī)的停電檢測(cè)電路誤認(rèn)為停電，而發(fā)出停電處理信號(hào)，影響計(jì)算機(jī)的正常工作。衡量波形失真的技術(shù)指標(biāo)是波形失真率，即用電設(shè)備輸入端交流電壓所有高次諧波之和與基波有效值之比的百分?jǐn)?shù)?！兑?guī)范》對(duì)波形失真率規(guī)定分為a、b、c三級(jí)

1.4瞬變浪涌和瞬變下跌

瞬變浪涌是指正弦波在工頻一周或幾周范圍內(nèi)，電源電壓正弦波幅值快速增加。瞬變浪涌一般用最大瞬變率表示。瞬變下跌，又稱凹口，它是指正弦波在工頻一周或幾周范圍內(nèi)，電源電壓正弦波幅值快速下降。瞬變下跌一般用最大瞬變下跌率表示。瞬變浪涌和瞬變下跌，瞬間內(nèi)電壓幅值快速增加或減小會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成干擾，導(dǎo)致其運(yùn)算錯(cuò)誤或者破壞存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和程序。目前，國(guó)內(nèi)未對(duì)瞬變大瞬變率：≤20%;恢復(fù)過(guò)程中降至15%以內(nèi)，為50ms;然后降至6%以內(nèi)，為0.5s。允許最大瞬變下跌率：≤30%;恢復(fù)到-20%以內(nèi)，為50ms;恢復(fù)到-13.3%以內(nèi)，為0.5s。

1.5瞬變脈沖

瞬變脈沖，又稱尖峰或者電壓閃變，是指在小于電網(wǎng)半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)理想正弦波上疊加的窄脈沖。引起瞬變脈沖的原因很多，一般主要由以下幾方面：

1.5.1內(nèi)部過(guò)電壓

即在電力系統(tǒng)的內(nèi)部，由于重負(fù)荷、感性負(fù)荷、補(bǔ)償電容的投入和切除，開(kāi)關(guān)和保險(xiǎn)裝置的操作以及短路故障的發(fā)生，都會(huì)使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電力系統(tǒng)的內(nèi)部電磁能量的轉(zhuǎn)化和傳遞，在系統(tǒng)中出現(xiàn)過(guò)電壓。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在整個(gè)瞬變脈沖事故中因內(nèi)部過(guò)電壓造成的占有80%。

1.5.2雷電

在雷電中心1.5km～2km范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)過(guò)電壓，損壞電路上的設(shè)備。當(dāng)雷擊輸電線或雷閃電發(fā)生在線路附近時(shí)，通過(guò)直接或間接耦合方式雷閃放電形成暫態(tài)過(guò)電壓將以流動(dòng)波形式沿線路傳播，危及設(shè)備安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在整個(gè)瞬變脈沖事故中因雷擊產(chǎn)生過(guò)電壓造成的約占18%左右。

計(jì)算機(jī)和精密儀器設(shè)備的信號(hào)電壓很低，一般只有10v左右，所以對(duì)閃電脈沖過(guò)電壓極為敏感，極易受閃電脈沖過(guò)電壓的干擾和損壞。一般電氣設(shè)備允許的閃電脈沖電壓為6，000v，而計(jì)算機(jī)和精密儀器設(shè)備估計(jì)在幾十伏到幾百伏就會(huì)受到損壞。