2019年電氣工程師《供配電》考點17

智能建筑中的電源質量要求文章通過對影響電源質量，諸如電壓波動、頻率波動、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算機和精密電子設備的正常運行。智能建筑瞬變浪涌電滋干擾瞬變脈沖隨著國際潮流沖擊和微電子科技的沸騰，加上通計算機及自動控制技術日新月異，使得建筑開始走向高品質、高功能領域，形成一種新的建筑形式――智能建筑。由于在智能建筑中運用了許多計算機和微電子設備，對其供電電源的質量提供了新的要求。因為電源品質的好壞，將直接影響智能建筑中設備的運行穩(wěn)定性和可靠性，甚至導致重大人身、設備事故和造成巨大的經濟損失。這種影響不僅來自供電電源的電壓、頻率及電流等基本要素是否滿足用電設備的要求，而且也來自所提供的供電電源的電網質量。

由于電子計算機、微處理器以及其他電子儀器設備普遍存在著絕緣強度低、對供電電源的質量要求高、過電壓耐受能力差的弱點，使得這些高靈敏的電子系統(tǒng)在運行時，經常出現(xiàn)程序運行錯誤、數(shù)據(jù)錯誤、時間錯誤、死機、無故重新啟動甚至造成用電設備的永久性損壞，給人們日常生活造成巨大損失。為此，在智能建筑中，研究其供電電源質量，實施有效的防護措施，已是必然的趨勢，而且受到世界各國普遍關注。

電源質量的技術指標

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

1.1電壓波動

理想電源電壓正弦波的波形是連續(xù)、光滑、沒有畸變的，其幅值和頻率是穩(wěn)定的。當負荷發(fā)生變化時，負荷出現(xiàn)較大的增加時，特別是附近有大型設備處于啟動時，使得供電電源正弦波的幅值受到影響，產生低電壓。當供電電源電壓波動超過允許范圍時，就會使計算機和精密的電子設備運算出現(xiàn)錯誤，甚至會使計算機的停電檢測電路誤認為停電，而發(fā)生停電處理信號，影響計算機的正常工作。一般計算機允許電壓波動范圍為：ac380v、220v±5%。計算機在電壓降低至額定電壓的70%時，計算機就視為中斷。為此，《電子計算機機房設計規(guī)范》gb50174-93對電壓波動明確規(guī)定，將電壓波動分為a、b、c三級。

1.2頻率波動

供電電源頻率波動主要由于電網超負荷運行而引起發(fā)電機轉速的變化所致。而計算機的外部設備大多采用同步電動機，一般計算機頻率允許波動范圍為50hz±1%.當供電電源頻率波動超過允許范圍時，會使計算機存儲的頻率發(fā)生變化而產生錯誤，甚至會產生丟失等?！兑?guī)范》對頻率波動明確規(guī)定，將頻率波動分為a、b、c三級。

1.3波動失真

產生電源電壓波形失真的主要原因是由于電網中非線性負載，特別是一些大功率的可控整流裝置的存在會對供電電源的電壓波形產生烴，還會使計算機的相對控制部分產生不利的影響;這種波形畸變，還會使計算機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)，會使計算機的停電檢測電路誤認為停電，而發(fā)出停電處理信號，影響計算機的正常工作。衡量波形失真的技術指標是波形失真率，即用電設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數(shù)。《規(guī)范》對波形失真率規(guī)定分為a、b、c三級

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，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，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，瞬間內電壓幅值快速增加或減小會對計算機系統(tǒng)形成干擾，導致其運算錯誤或者破壞存儲的數(shù)據(jù)和程序。目前，國內未對瞬變大瞬變率：≤20%;恢復過程中降至15%以內，為50ms;然后降至6%以內，為0.5s。允許最大瞬變下跌率：≤30%;恢復到-20%以內，為50ms;恢復到-13.3%以內，為0.5s。

1.5瞬變脈沖

瞬變脈沖，又稱尖峰或者電壓閃變，是指在小于電網半個周期的時間內電網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內部過電壓

即在電力系統(tǒng)的內部，由于重負荷、感性負荷、補償電容的投入和切除，開關和保險裝置的操作以及短路故障的發(fā)生，都會使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電力系統(tǒng)的內部電磁能量的轉化和傳遞，在系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓。據(jù)統(tǒng)計，在整個瞬變脈沖事故中因內部過電壓造成的占有80%。

1.5.2雷電

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

計算機和精密儀器設備的信號電壓很低，一般只有10v左右，所以對閃電脈沖過電壓極為敏感，極易受閃電脈沖過電壓的干擾和損壞。一般電氣設備允許的閃電脈沖電壓為6，000v，而計算機和精密儀器設備估計在幾十伏到幾百伏就會受到損壞。