電能質(zhì)量對高科技企業(yè)的重要性

隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,現代社會(huì )是以信息技術(shù)為先導的知識經(jīng)濟時(shí)代,這就要求電力供應具有高可靠性,高動(dòng)態(tài)恒定特性,控制靈活,應用方便等特點(diǎn).但隨著(zhù)國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,電力系統污染現象也日益嚴重,電能質(zhì)量也隨之提出了新的問(wèn)題.一方面,用電負荷日趨復雜化和多樣化,如半導體整流和逆變裝置以及變頻調速裝置等電力電子設備的應用,這些具有非線(xiàn)性,諧波豐富,沖擊性和不平衡特征的負荷會(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(hù)對供電可靠性的要求越來(lái)越高,眾多基于計算機,微處理器控制的精密電子和電力電子裝置在電力系統大量使用,對供電質(zhì)量的敏感程度越來(lái)越高,尤其對供電系統的暫態(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,波形等參數與標準值的偏差.過(guò)去,電力系統中許多機電設備都能在上述參量相對較大的變化范圍內正常地工作.但是在近五到十年,隨著(zhù)高新技術(shù)尤其是信息技術(shù)的飛速發(fā)展,基于計算機,微處理器控制的用電設備和電力電子設備在系統中的大量使用,他們對系統干擾比機電設備更敏感,因此對電能質(zhì)量的要求也更高.一旦出現電能質(zhì)量問(wèn)題,輕則造成設備故障,重則造成整個(gè)系統的損壞,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)的現代化設備正成為電能質(zhì)量問(wèn)題的主要來(lái)源.以電氣化鐵路機車(chē)牽引式負荷為例,這種屬于整流負荷的典型諧波源,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)源和閃變源.普通用戶(hù)中大量使用的開(kāi)關(guān)式電源,公共照明系統中熒光照明負荷正逐漸成為配電系統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 )對電能質(zhì)量問(wèn)題提出了新的挑戰,高科技企業(yè)對電能質(zhì)量有了新的要求。因此，電能質(zhì)量的內涵也發(fā)生了較大的改變.對于如電子控制器,芯片生產(chǎn)線(xiàn),PLC,精密機械工具,微型電機,計算機裝置等等設備對電力供應的質(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.敏感的信息用電設備對于甚至是幾個(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(zhù)供電可靠性的不斷提高人們逐漸將對傳統的如供電中斷,電壓長(cháng)時(shí)間偏高或偏低等老的供電質(zhì)量問(wèn)題的注意力,轉向新的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題,如持續時(shí)間為周波級的動(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(zhù)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)對設備造成危害的實(shí)例:第一,芯片測試:當電壓低于80%時(shí),控制器動(dòng)作將制冷電機切除,導致巨大生產(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)，其中有一部分負荷對電壓變動(dòng)十分敏感，當電壓跌至正常電壓的80%，持續時(shí)間超過(guò)20ms時(shí)，其內部的部分設備就會(huì )停機，據粗略估計，每發(fā)生一次類(lèi)似事件，造成的直接經(jīng)濟損失在200萬(wàn)元人民幣以上。第二，PLC:早期的產(chǎn)品,當電壓低于10%時(shí),能持續工作15個(gè)周波,新版產(chǎn)品,當電壓低于50%時(shí),PLC停止工作.一些I/O設備,當電壓低于90%,持續時(shí)間僅幾個(gè)周波,就會(huì )被切除.第三，精密儀器:由機器人控制對金屬部件進(jìn)行鉆,切割等精密加工的機械工具,為保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全,工作電壓檻值一般設為90%,當電壓低于此值,持續時(shí)間超過(guò)2-3個(gè)周波時(shí),被跳閘.第四，計算機:當電壓低于60%,持續時(shí)間超過(guò)12個(gè)周波時(shí),計算機將受到影響,如數據丟失.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%，持續時(shí)間為10ms-1s的電能質(zhì)量問(wèn)題。但是根據國標，該現象并未列入電能質(zhì)量國標中，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)現了電壓暫降的測試工作。我們可以下圖所示的觸發(fā)設置中進(jìn)行這樣的設置。

針對電壓暫降的測試

根據電壓暫降定義，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(chǎng)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(xiàn)可以針對事件提供一個(gè)總覽，根據持續時(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(hù)和設備的情況，在曲線(xiàn)中，電壓暫降，過(guò)電壓等現象清楚的體現出來(lái)。

CBEMA曲線(xiàn)

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(hù)感興趣的數據。同樣，在國標變更或增減各種參量的時(shí)候，儀器具有很強的適應性。同時(shí)，用戶(hù)對其他一些電能質(zhì)量有關(guān)的電氣量感興趣的話(huà)，也完全有可能通過(guò)對其物理現象進(jìn)行研究，設計合適的觸發(fā)量來(lái)尋找該現象的實(shí)際波形，用以深入研究。

高新技術(shù)在社會(huì )各個(gè)領(lǐng)域的滲透應用,電能質(zhì)量的重要性將日益引起人們的關(guān)注.當今威脅電網(wǎng)質(zhì)量的主要干擾是動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題.目前,我國對原有電能質(zhì)量標準進(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.以為電能質(zhì)量的評估提供提供依據,科學(xué),準確的測試手段和分析方法對研究擾動(dòng)現象對用戶(hù)危害的程度,以及預防和抑制故障具有重要的意義.

隨著(zhù)我國市場(chǎng)經(jīng)濟的發(fā)展，電力工業(yè)已經(jīng)逐步市場(chǎng)化，強化電能質(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，中國加入世界貿易組織，將有大量的高科技企業(yè)進(jìn)入中國市場(chǎng)，電網(wǎng)的電能質(zhì)量能否滿(mǎn)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(zhù)北京2008年奧運會(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電網(wǎng)的電能質(zhì)量，確保那些高，精，尖的奧運工作設備不受電網(wǎng)污染的干擾而正常工作，確保我們的電力是綠色電力。

參考文獻：

1,《電壓電流頻率和電能質(zhì)量國家標準應用手冊》林海雪 中國電力出版社 2001

2,《電力系統高次諧波》呂潤馀 中國電力出版社 1998

3,《電力系統電壓》馬維新 中國電力出版社 2002

4,Bollen M H J.Understanding power quality problems,voltage sags and interruptions[M].IEEE PRESS,2000.

5,The IEEE Standard dictionary of electrical and electrical and electronics terms[S],IEEE Std 100-1996,IEEE, New york,1997