電源質(zhì)量問(wèn)題的危害因素分析

1.電壓的變化范圍過(guò)大

　　電網(wǎng)供電不足，供電部門(mén)采取降壓供電，或地處偏遠地帶，損耗過(guò)多，導致電壓偏低。電網(wǎng)用電太少，導致電壓偏高電壓低負載不能正常工作，電壓太高，負載使用壽命縮短，或將負載燒毀。

　　2.波形失真(或稱(chēng)諧波Waveform DistorTIon)

　　普遍的波形失真指標準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、電子調速裝備、熒光燈系統、計算機、微波爐、節能燈、調光器等電力電子設備和電器設備中開(kāi)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、輸變電設備的效率，大量的3次諧波流過(guò)中性線(xiàn)時(shí)，會(huì )引起線(xiàn)路過(guò)熱甚至發(fā)生火災;

　　2)影響各種電氣設備的正常工作，除了引起附加損耗外，還可使電機產(chǎn)生機械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓，使變壓器局部嚴重過(guò)熱，使電容器、電纜等設備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，以致?lián)p壞;

　　3)會(huì )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，甚至引起嚴重事故;

　　4)會(huì )導致繼電保護和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，并使電氣測量?jì)x表計量不準確;

　　5)會(huì )對鄰近的通信系統產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導致信息丟失，使通信系統無(wú)法正常工作。

　　3.突波(或稱(chēng)電涌Power Surges)

　　指在瞬間內(數毫秒間)輸出電壓有效值高于額定值110%，持續時(shí)間達一個(gè)或數個(gè)周期。是破壞精密電子設備的主要元兇。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備關(guān)機開(kāi)機時(shí)，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、導線(xiàn)更細。幾年前，一平方厘米的計算機芯片有 2,000個(gè)晶體管而現在的奔騰機則超過(guò)10,000,000個(gè)。從而增加了計算機受電涌損壞的概率。 由于計算機的設計和結構決定了它應在特定的電壓范圍內工作。當電涌超出計算機能承受的水平時(shí)，計算機將出現數據亂碼，芯片被損壞，部件提前老化，這些癥狀包括：出乎預料的數據錯誤，接收/輸送數據的失敗，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(wèn)題等等。 雷電電涌遠遠超出了計算機和其它電氣設備所能承受的水平，絕大多數情況下，造成計算機和其它電器設備的當即毀壞，或數據的永遠丟失。即使是一個(gè)20馬力的小型感應式發(fā)動(dòng)機的啟動(dòng)或關(guān)閉也會(huì )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(huì )受到損壞或干擾，這種電涌的次數非常頻繁。

　　電涌對敏感電子電器設備的影響有以下類(lèi)型：

　　破壞

　　電壓擊穿半導體器件

　　破壞元器件金屬化表層

　　破壞印刷電路板印刷線(xiàn)路或接觸點(diǎn)

　　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

　　數據文件部分破壞

　　數據處理程序出錯

　　接收、傳輸數據的錯誤和失敗

　　原因不明的故障……

　　過(guò)早老化

　　零部件提前老化、電器壽命大大縮短

　　輸出音質(zhì)、畫(huà)面質(zhì)量下降

　　電涌會(huì )毀壞哪些電氣設備?

　　含有微處理器的電氣設備極易受到電涌的毀壞，這包括計算機及輔助設備、程序控制器、PLC、傳真機、電話(huà)機、留言機等;程控交換機、廣播電視發(fā)送機、影視設備、微波中繼設備;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。調查數據表明：在保修期出現問(wèn)題的電氣設備中，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，持續時(shí)間從萬(wàn)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)放電或大型電氣設備的開(kāi)關(guān)操作而產(chǎn)生。

　　危害：

　　在煉鋼廠(chǎng)、 軋鋼廠(chǎng)或者大量使用晶閘管設備、電火花設備、電力機車(chē)等地方，這種尖峰干擾為害尤厲。其幅度大的可達數百伏甚至上千伏，而脈寬一般為μS數量級。雷電也常以尖峰脈沖方式入侵。尖峰脈沖幅度很大時(shí)，會(huì )破壞工控機開(kāi)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(huì )竄

　　入計算機造成干擾。

　　5.瞬態(tài)過(guò)電壓(transient overvoltage)和暫態(tài)過(guò)電壓(temporary overvoltage)

　　指峰值電壓高達20000V，但持續時(shí)間界于百萬(wàn)分之一秒至萬(wàn)分之一秒的脈沖電壓。其主要原因及可能造成的破壞類(lèi)似于高壓尖脈沖，主要由雷電所致。

　　危害：

　　以大規模集成電路為核心組件的測量、監控、保護、通信、計算機網(wǎng)絡(luò )等先進(jìn)電子設備廣泛運用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫療以及其它現代生活的各個(gè)領(lǐng)域，以大型CMOS集成元件組成的這些電子設備普遍存在著(zhù)對暫態(tài)過(guò)電壓、過(guò)電流耐受能力較弱的缺點(diǎn)，暫態(tài)過(guò)電壓不僅會(huì )造成電子設備產(chǎn)生誤操作，或者造成電子設備受到干擾，數據丟失，或暫時(shí)癱瘓;嚴重時(shí)可引起元器件擊穿及電路板燒毀，使整個(gè)系統陷于癱瘓。

　　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)，并且持續時(shí)間達一個(gè)到數個(gè)周期，甚至更長(cháng)。其產(chǎn)生原因包括：大型設備啟動(dòng)和應用、大型電動(dòng)機啟動(dòng)、或大型電力變壓器接入、主電力線(xiàn)切換、線(xiàn)路過(guò)載等。