電能質(zhì)量對高科技企業(yè)的重要性

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步,現(xiàn)代社會是以信息技術(shù)為先導的知識經(jīng)濟時代,這就要求電力供應具有高可靠性,高動態(tài)恒定特性,控制靈活,應用方便等特點.但隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)污染現(xiàn)象也日益嚴重,電能質(zhì)量也隨之提出了新的問題.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(diào)速裝置等電力電子設備的應用,這些具有非線性,諧波豐富,沖擊性和不平衡特征的負荷會影響到供電電網(wǎng),給電能質(zhì)量提出了新的問題.另一方面,用戶對供電可靠性的要求越來越高,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(tǒng)大量使用,對供電質(zhì)量的敏感程度越來越高,尤其對供電系統(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)與標準值的偏差.過去,電力系統(tǒng)中許多機電設備都能在上述參量相對較大的變化范圍內(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,基于計算機,微處理器控制的用電設備和電力電子設備在系統(tǒng)中的大量使用,他們對系統(tǒng)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(xiàn)電能質(zhì)量問題,輕則造成設備故障,重則造成整個系統(tǒng)的損壞,由此帶來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)代化設備正成為電能質(zhì)量問題的主要來源.以電氣化鐵路機車牽引式負荷為例,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.同時它具備波動性和不確定性,是典型的電壓波動源和閃變源.普通用戶中大量使用的開關(guān)式電源,公共照明系統(tǒng)中熒光照明負荷正逐漸成為配電系統(tǒng)中主要的諧波源和波動源.在這些新技術(shù)成功解決實際生活環(huán)境中的污染問題的同時,如不加防范則會造成電力系統(tǒng)中新的污染問題.所以,信息時代的電能質(zhì)量具有一系列的新特點。

信息社會對電能質(zhì)量問題提出了新的挑戰(zhàn),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(nèi)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,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周波的供電中斷或電壓跌落都會受到影響.近年來,隨著供電可靠性的不斷提高人們逐漸將對傳統(tǒng)的如供電中斷,電壓長時間偏高或偏低等老的供電質(zhì)量問題的注意力,轉(zhuǎn)向新的動態(tài)電能質(zhì)量問題,如持續(xù)時間為周波級的動態(tài)電壓升高,脈沖,電壓跌落和瞬時供電中斷.這些都是近年來隨著社會信息化的日益廣泛而逐漸暴露出來的新電能質(zhì)量問題形式.

在此,列舉在不同行業(yè)對設備造成危害的實例:第一,芯片測試:當電壓低于80%時,控制器動作將制冷電機切除,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十分敏感，當電壓跌至正常電壓的80%，持續(xù)時間超過20ms時，其內(nèi)部的部分設備就會停機，據(jù)粗略估計，每發(fā)生一次類似事件，造成的直接經(jīng)濟損失在200萬元人民幣以上。第二，PLC:早期的產(chǎn)品,當電壓低于10%時,能持續(xù)工作15個周波,新版產(chǎn)品,當電壓低于50%時,PLC停止工作.一些I/O設備,當電壓低于90%,持續(xù)時間僅幾個周波,就會被切除.第三，精密儀器:由機器人控制對金屬部件進行鉆,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(xù)時間超過2-3個周波時,被跳閘.第四，計算機:當電壓低于60%,持續(xù)時間超過12個周波時,計算機將受到影響,如數(shù)據(jù)丟失.由此可看,動態(tài)電能質(zhì)量問題已成為目前影響供電可靠性的主要原因,是信息化社會供電質(zhì)量問題不同于以往任何時代的主要特征.

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)時間為10ms-1s的電能質(zhì)量問題。但是根據(jù)國標，該現(xiàn)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通過觸發(fā)功能，很簡單的就實現(xiàn)了電壓暫降的測試工作。我們可以下圖所示的觸發(fā)設置中進行這樣的設置。

針對電壓暫降的測試

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，通過記錄RMS圖象，以及記錄三相波形。實際在某芯片生產(chǎn)廠記錄到的電壓暫降波形如圖所示。

電壓暫降實際波形

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

CBEMA曲線

實際的電壓有效值波形說明了通過這樣的觸發(fā)可以有效的撲捉各種用戶感興趣的數(shù)據(jù)。同樣，在國標變更或增減各種參量的時候，儀器具有很強的適應性。同時，用戶對其他一些電能質(zhì)量有關(guān)的電氣量感興趣的話，也完全有可能通過對其物理現(xiàn)象進行研究，設計合適的觸發(fā)量來尋找該現(xiàn)象的實際波形，用以深入研究。

高新技術(shù)在社會各個領(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)量的主要干擾是動態(tài)電能質(zhì)量問題.目前,我國對原有電能質(zhì)量標準進行了進一步的修改,同時,也制定了有關(guān)電壓跌落和短時供電中斷等的動態(tài)技術(shù)指標.以為電能質(zhì)量的評估提供提供依據(jù),科學,準確的測試手段和分析方法對研究擾動現(xiàn)象對用戶危害的程度,以及預防和抑制故障具有重要的意義.

隨著我國市場經(jīng)濟的發(fā)展，電力工業(yè)已經(jīng)逐步市場化，強化電能質(zhì)量概念是時代發(fā)展的需要，是時代提出的新的挑戰(zhàn)，中國加入世界貿(mào)易組織，將有大量的高科技企業(yè)進入中國市場，電網(wǎng)的電能質(zhì)量能否滿足這些企業(yè)的要求將會成為一個突出的問題。隨著北京2008年奧運會申辦成功，用科學的方法，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。

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