PITE3500電能質量測試儀-----電能質量分析
2005/8/4 11:19:19
深圳市普祿科智能檢測設備有限公司 供稿
一 電能質量
1 什么是電能質量
電能質量是將交流電源的電壓、電流和頻率的值與標準的或預期的值作對比，以表征電源品質狀況的通稱。
2 為什么要重視電能質量
現代化的設備離不開電，電源是各種設備和儀器的心臟。隨著科技的不斷發展，人們越來越離不開電源，而由于電源的問題而造成的損失也越來越大。
根據各項調查資料，由于電源質量問題而造成的損失非常大。介紹，中國計算機用戶數據丟失的主要因素有電腦病毒(43%)、意外刪除(21%)、硬盤損壞(18%)、系統癱瘓(14%)及電源故障(4%)。
同樣，美國控制電源公司對城市電源故障概率的研究指出：電源故障平均每月發生128次，對于24小時長期連續運行的計算機系統而言，每天平均要經受4.2次左右電源故障的考驗；其中，由于功率負載的通斷、供電部門功率因數角補償電容切換等原因造成的瞬時尖峰浪涌電壓造成的事故占整個電源事故的88%以上。國外的一項對1000家大公司的調查表明，由于設備停機造成的損失有50%的公司每小時超過5000美元，有5%的公司每小時超過10萬美元。CPR公司的一項研究表明，電源問題是造成美國45%以上的計算機裝置丟失數據和發生故障的根本原因。
3 電能質量不良的嚴重危害
3.1 諧波的危害
諧波增加電氣設備的熱損耗，干擾其功能甚至引發故障。另外諧波可對信息系統產生頻率藕合干擾。
諧波電壓在電動機短路阻抗上產生的諧波電流和電動機負序基波電流I一起使設備產生附加熱損耗，并且在電動機起動時容易發展成干擾力矩。諧波電流和負序基波電流有效值之和一般不得大于電動機額定電流Ie的5~10%，即如果電動機不是按額定功率連續運行，可以允許短時超出上述限值。
諧波可使電容器過流發熱。有關規程規定電容器長期工作電流不得超過1.3倍額定電流（Ic=CUn）。位于諧波源附近的電容器或者濾波電容器通常按較高的電流有效值特殊制造。諧波電壓可使晶閘管觸發裝置發生觸發錯誤，甚至導致設備故障。諧波也會對電網音頻控制系統和計算機產生不良影響。
在2.5kHz以下導線間電感電容藕合作用隨頻率呈近似線性上升，特別是較高次諧波會對通訊及信息處理設備產生干擾。
3.2 功率因素過低
功率因素過低，會使線路上積聚著大量的無功電流，使得線路損耗加大，造成線路過載，引起造成跳閘或故障。
由于無功電流加大，會造成變壓器的銅損加大，使變壓器發熱，變壓器容量急劇減小。
3.3 三相不平衡
三相不平衡會造成中心點與地形成一個電壓。當此電壓超過1V時，會使電子設備積累大量的靜電，對電子設備造成致命的損壞。
三相不平衡會造成變壓器內部磁旋渦，使鐵損加大，造成變壓器發熱、容量減小。
三相不平衡會造成用戶對功率需求加大，增加用戶用電量。
3.4 電壓波動和瞬變
電壓的波動會造成計算機工作不正常，引起電機堵轉。大的波動會使設備產生諧振，給設備造成毀滅性的打擊。
電壓的瞬變會降低元器件的使用壽命，過強的瞬變會擊穿電子設備。造成設備的損壞。
3.5 頻率偏移
頻率的偏移會造成電機轉速的偏差，造成工業設備的失控，而造成事故發生。同時，頻率偏移會造成通訊設備的誤碼率上升。
4 常見電能質量問題
在建筑物內，電源質量的不良是由下列一個或多個現象引起的：
l 電壓和電流波形的諧波畸變
如果出現電壓和電流的諧波畸變，會造成中性線上電流過大，造成無故跳閘或故障，嚴重的會造成火災。
l 功率因素過低
功率因素過低，會加大線路電流，造成線路過載。引起造成跳閘或故障。
l 三相不平衡
三相不平衡，會造成中線點電壓（零序電壓）偏移，使得電子設備產生嚴重的靜電，對靈敏設備產生干擾，干擾數據通訊，給設備造成非常危險的后果。
l 電壓瞬變、驟降和閃變
會造成電子設備出現故障或程序控制不可靠，損壞電容器和變壓器。即使是輕微的，也會使電子設備中的元件壽命降低。
l 頻率偏移
頻率偏移會造成工業設備工作不正常，計算機通訊錯誤。
二 利用PITE3500進行電能質量測試
1 產品簡介
PITE3500電能質量測試儀是深圳普祿科公司的最新產品。主要功能分為四部分：電能質量測量、動態過程測量、示波與回放、系統管理。其中電能質量測試主要分為基本測量、功率因素、電網諧波、負荷平衡。可以對電能質量進行完整地測試。
2 基本參數測試
基本測量主要進行電壓、電流、頻率這些參數的測量。通過基本參數測試，你可以知道電網的電壓正常與否、頻率是否偏移、電流到底有多大，同時通過觀察電壓和電流的波形，可以對電源的品質有一個總體的了解。
3 功率因素分析
功率因數分析主要計算出視在功率(VA)、有功功率(W)、無功功率(VRA)、功率因數（Q）、功率因數角（Ф）。由于功率因素的存在，使得實際使用的功率與需要的功率不同。通過測量功率因素，我們可以更好地分配我們的負荷，使得電力供應可以更安全些、更方便些。
4 電網諧波分析
電網諧波分析主要測量各相電網的諧波狀況。通過測量，我們可以知道諧波的狀況，進而相應地進行治理。
電網諧波產生的原因是整流器、UPS電源、電子調速裝備、熒光燈系統、計算機、微波爐等電力電子設備和電器設備的使用。在這些設備集中使用的地區，如工廠車間、公寓大廈、居民小區、寫字樓、酒店商廈等，諧波污染相當嚴重，電源質量明顯下降。特別是三次諧波會產生特別高的中線電流，甚至會超過相電流值，因此造成電器設備壽命大為減短，電網過熱，甚至可能引起火災。
電力諧波也是一種污染，基于其可能造成負面影響，各國紛紛出臺治理措施。主要是制定相關標準，包括對產生諧波設備的限制要求；分析現有電網和待建電網中的諧波情況，局部重組電網結構；分離或隔離產生諧波的設備，使用濾波器等。
5 負荷平衡分析
負荷平衡分析主要測量三相電壓的中點偏移和三相不平衡度。使用戶可以合理地分配用電荷，減少用電功率需求，保護電子設備的安全。
6 波動測量
波動測量主要是測量電網的波動和閃變的狀況，了解整個線路中負荷的變化狀況。
7 瞬變測量
瞬變測量主要測量電網電壓產生瞬變的頻率和強度，進而可以知道電網是否易受到干擾。如果瞬變頻繁或強度大，就必須進行相應的措施，以免影響設備的正常使用。瞬變是造成電子元件急劇老化的原因。
三 附錄
附1：實例分析
現象：
某商廈工程大量采用日光燈，全部采用電子鎮流器，在三相負荷平衡、電壓穩定等正常情況下，零線上產生很大電流，造成電纜發熱，變壓器溫升過高。
分析：
該商廈工程采用的日光燈，其線路本身含有電弧，其負阻特性產生諧波電流，其中主要是三次諧波電流，含有率為12%-13%。再加上燈具本身的電子鎮流器，以及商廈營業中大量家用電器的試運行，極易產生大量諧波電流注入電網。大量諧波電流入網后，通過電網阻抗產生諧波壓降，疊加在電網基波上，引起電網的電壓畸變。
在三相平衡負荷回路（每相均為相同的線性負荷），作用在每相上的都是平滑的50Hz正弦波電壓，中性線上通過的各相電流的相量和其值為零。但是線路上通過諧波頻率（高于50Hz）的電流，它們在中性線上不能由相量相加來消除，而是在中性線上疊加。
如果諧波電流是正弦波，我們用數學公式可推算出偶次諧波在中性線上可被抵消，但是奇次諧波因相位相同，會疊加而出現在中性線上，使中性線過熱。有時中性線上的電流比任一相上的電流都大。過大的諧波電流而產生附加損耗，引起發熱使絕緣介質老化加速，導致絕緣損壞。還可使相位控制設備的正常工作控制信號紊亂而受到干擾，如電子計算機誤動作，電子設備誤觸發，電子元件測試無法進行。使某些類型的繼電保護，如晶體管整流型距離保護、變壓器及母線復合電壓保護，由于相位變化而誤動或拒動，還有通信回路、弱電回路產生雜音，甚至造成故障。
解決辦法：
1、選用D1YN11接線的三相配電變壓器為三次諧波電流提供環流通路。
2、增加兩倍的中性線和每相用各自的中性線等。
3、加裝諧波濾波器，對已建好的建筑物也是最經濟的。按諧波次數裝設濾波器是用來限制或減少有害的電流，減少網線上有諧波負載的電器。濾波器的設計是由它要安裝上的設備決定的，故裝置時要有針對性。
4、加裝隔離變壓器
隔離變壓器是一種電源或負載減少諧波的濾波設備。對于存在電源質量問題的地方，加裝這種設備也是一種技術改造的方法。
5、加裝按諧波量標定的斷路器和配電屏
諧波產生的過熱現象是危險的，選用提高參數的器件可對整個設備起到保護作用。中性線的額定電流應是相線額定電流的兩倍。
6、將敏感設備與其它設備分開
敏感設備如計算機、激光打印機和傳真機，以及照明回路，至少在末端配電箱上設備單獨回路。在某些場合，更好的做法是給敏感設備從低壓配電室單獨配電柜上引出單獨回路來供電。中性線和接地線也應分開。專用回路內包括單獨的相線，單獨的中性線和單獨的接地線，每一回路應套單獨的金屬管。
7、限制每個回路插座數量
對每回20A回路推薦只裝用3至6個插座，而不是規范中的10個插座，以減少分支配電回路中敏感設備的數量，有助于減少電壓降。
附2：實例分析：
現象：
99年購買的聯想1+1系列PⅡ266、64M內存的品牌機，使用二年后出現故障。故障為系統起動后不久就死機，顯示器黑屏無信號，光驅燈長亮。無論進WIN98系統、用系統盤引導、或進入CMOS系統都會出現此故障，一旦死機無論復位鍵還是電源鍵均不能關機，只有拔掉電源插頭且必須等待一定時間后才能再次開機。
因是品牌家用電腦，把主機拿到電腦公司進行處理，結果在電腦公司開機運行一切正常且連續運行幾小時均未出現死機現象。回家后開機起動故障依舊。
分析：
這是典型的電源問題。由于在電腦公司工作正常，而在家中出現故障，所以應該是市電引起的。
在舊的居民區中，由于配電線路是在建設的時候安裝的。而隨著居民生活水平的不斷提高，各種家用電器不斷普及，用電量不斷上升，使得電能質量非常差。有些雖然進行了一些改造，但并不徹底。
由于電能質量不良，造成電源部件老化后，不能起到應有常的穩壓作用。造成電腦不能正常工作。
解決辦法：
1、重新更換電腦的電源，同時為電腦配備UPS電源。
2、測量電源的質量問題，根據實際情況做相應處理。
附3：實例分析
現象：
中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦，部分供電設施經常出現了一些無故的損壞。
分析：
從現象來看，很可能是電力系統的諧波引發的。為了保證電力系統的安全運行，需對礦區電網的電能質量進行調查。
凡口鉛鋅礦的電力由110kV凡口變電站供給，變電站設有兩臺2.0萬千伏安的主變壓器，將電壓由110 千伏變為6千伏，通過12條主供電線路供給礦區各用 戶。根據諧波源的具體情況，對12條供電線路進 行了現場測量分析計算。最后的諧波測 量分析計算結果如表：
四 從測量分析結果我們可以看出，礦區電力系統的諧波源主要是變頻器、各種類型的礦井提升機、井下電力 機車及圓錐礦石破碎機等設備。
通過這次調研測量結果表明，凡口鉛鋅礦的電網諧波水平較高，總線F601(電壓總諧波畸變率平均值為4.02％，高于國家標準限值4％的水平，其中第6次、第 7次測量的電壓總諧波畸變率分別為5.67％和5.68％)、主井供電線路F2(國家標準諧波電流允許值(A)按短路容量為34．782MVA(5797AX6000V)進行換算，實測5次、11次、13 次、17次、19次諧波電流超過國家標準諧波電流允許值)、老南風井變頻風機供電線路[電壓總諧波畸變率平均值為4.3％，高于國家標準限值4％的水平，國家標準諧波電流允許值(A)按短路容量為33．96MVA(5660A X6000V)進行換算，實測5次、7次、11次、13次諧波電流平均值超過國家標準諧波電流允許值L選廠供電線路F401[國家標準諧波電流允許值(A)按短路容量為42MVA(7000AX 6000V)進行換算，實測7次、11次諧波電流平均值超過國家標準諧波電流允許值L選廠1#、2#圓錐破碎機供電線路諧波水平高于國家標準允許值[國家標準諧波電流允許值(A)按短路容量為27MVA(4500AX6000V)進行換算，實 測1#圓錐破碎機15次諧波電流超過國家標準諧波電流允許值：實測2#圓錐破碎機9 次、11次、15次、17次諧波電流超過國家標準諧波電流允許值L另外，新副井供電線 路F20諧波電流值未超標是 因為測試時負荷低的緣故，但是由于電流正弦波畸變嚴重，諧波含有率高(最高達 36.8％)，如果負荷高，也將會超標。
解決辦法：
為了保證電力系統的安全、經濟運行，計劃對諧波污染嚴重的主井供電線路F2、老南風井供電線路、新副井供電線路F20、選廠1#、2#圓錐破碎機供電線路采取措施進行諧波治理，限制諧波源注入電網，把電力系統的諧波水平抑制在允許的安全范圍之內。
附4：實例分析
現象：
一家著名的證券公司的營業部,剛參加"第二輪證券系統Y2K統一認證測試"，并順利通過。而且之前對硬件設備進行了檢測和維護，同時進行聯網檢查，網絡表現正常。但二天后，一開市就出現嚴重問題。實時交易的動態信息顯示屏幕出現大片空白，數據刷新和交易的速度都極慢，且經常中斷，根本無法進行交易。受到大戶室中的一群聲稱遭受巨額無端損失的憤怒的股民們的強列質問。
該營業部的網絡為10M以太網，用戶數為230個。從衛星接收廣播的行情數據，并回傳交易信息。由于從衛星接收機監測口觀察接收數據完全正常，故網管人員初步判定是網絡系統的問題。兩個月前就開始有傳輸數據錯誤的現象出現，有時數據更新出現空白，數據更新速度偶爾變慢，有時出現斷續。雖用網管和協議分析儀檢查過，但因這種"癥狀"并不連續出現，且對網絡的速度和股民的交易基本沒有影響，故一直心存僥幸，沒有徹底查找真正的故障根源。
分析：
用F683網絡測試儀監測網絡30秒，觀察網絡流量為81％(但網管報告為0.2%)，錯誤幀97.6%。錯誤類型為Ghosts(占93％)、FCS錯誤(又稱CRC錯誤)和Jabber，即幻象干擾、幀校驗錯誤和超長幀，這表明網絡中有大量的非法數據包存在。此類癥狀一般以電磁干擾和接地回路方面的問題居多。為了確定干擾源的準確位置，將大部分與工作站相連的集線器組電源關斷，服務器繼續工作，觀察錯誤率降為87％，仍然很高。
重新打開集線器組電源，用電能質量測試儀觀察，發現諧波含量嚴重超標(最高970mV)。該網絡用一臺大型UPS電源給所有網絡設備供電，測試UPS輸入電源諧波，約為輸出電源諧波含量的30％，明顯低于輸出端的指標，斷定為內諧波含量超標。啟動小型備用UPS后，網絡恢復正常工作(為減少負荷，網絡設備分批輪換接入)，但網絡測試儀顯示仍有錯誤存在，錯誤率(幻象干擾)下降為1.3％。再次關斷集線器組的電源，類型為Ghosts的幻象干擾錯誤率下降為0.8％，證實仍存在由接地回路串入的幻象干擾，且應該是從主通道進入。搖動衛星接收機的數據輸出電纜，幻象干擾時有時無，拔下電纜則干擾消失。網管人員回憶前日維護機器時曾動過該電纜。由此造成連接不良。
分析故障原因有二，一是UPS對電源的凈化能力下降，網絡外諧波容易從電源系統串入網絡系統，為重大故障的發生提供了基礎，但只是累積的內諧波超標還不足以引發致命問題。二是接地回路問題，給大量的內諧波串入網絡提供了通道。內諧波是指從電源凈化設備的輸出端比如UPS的輸出端測得的諧波功率，由各種用電設備產生(網絡設備絕大多數都采用開關電源，本身就是一個較大的諧波源)。本案中，大量的內諧波功率疊加后從衛星接收機數據輸出電纜串入交易網絡，一方面以幻象干擾的形式侵蝕網絡帶寬(此時網絡測試儀監測到的錯誤類型即為Ghosts)，當以太網的網絡總流量高于80％時，會導致絕大多數的網絡癱瘓；另一方面，串入的內諧波將干擾正常數據傳輸(與正常的衛星廣播數據疊加，表現為FCS幀錯誤和少量長幀)，使衛星接收機接收到的數據出錯，顯示屏出現大片空白或不能實時更新數據。本故障為累積故障，兩個月前因UPS性能下降就開始出現少量干擾超標，不過這沒有引起網管人員的足夠重視。前天維護設備后又增加了電纜接地回路的干擾問題。但因當時未將衛星接收機連入網絡，網管人員僅檢查了網絡部分的工作狀況，所以此時的網絡表現肯定是正常的。直到今天臨近股市開市，當接通衛星廣播數據的輸入通道時，問題才爆發出來。此時內諧波干擾信號大舉入侵網絡，幾乎造成網絡癱瘓。
解決方法：
1、 更換電纜及大型UPS電源。
2、 給電源加裝諧波濾波器。
3、 日常維護中增加電能質量測試項目。隨時檢查電源的各項品質。
1 什么是電能質量
電能質量是將交流電源的電壓、電流和頻率的值與標準的或預期的值作對比，以表征電源品質狀況的通稱。
2 為什么要重視電能質量
現代化的設備離不開電，電源是各種設備和儀器的心臟。隨著科技的不斷發展，人們越來越離不開電源，而由于電源的問題而造成的損失也越來越大。
根據各項調查資料，由于電源質量問題而造成的損失非常大。介紹，中國計算機用戶數據丟失的主要因素有電腦病毒(43%)、意外刪除(21%)、硬盤損壞(18%)、系統癱瘓(14%)及電源故障(4%)。
同樣，美國控制電源公司對城市電源故障概率的研究指出：電源故障平均每月發生128次，對于24小時長期連續運行的計算機系統而言，每天平均要經受4.2次左右電源故障的考驗；其中，由于功率負載的通斷、供電部門功率因數角補償電容切換等原因造成的瞬時尖峰浪涌電壓造成的事故占整個電源事故的88%以上。國外的一項對1000家大公司的調查表明，由于設備停機造成的損失有50%的公司每小時超過5000美元，有5%的公司每小時超過10萬美元。CPR公司的一項研究表明，電源問題是造成美國45%以上的計算機裝置丟失數據和發生故障的根本原因。
3 電能質量不良的嚴重危害
3.1 諧波的危害
諧波增加電氣設備的熱損耗，干擾其功能甚至引發故障。另外諧波可對信息系統產生頻率藕合干擾。
諧波電壓在電動機短路阻抗上產生的諧波電流和電動機負序基波電流I一起使設備產生附加熱損耗，并且在電動機起動時容易發展成干擾力矩。諧波電流和負序基波電流有效值之和一般不得大于電動機額定電流Ie的5~10%，即如果電動機不是按額定功率連續運行，可以允許短時超出上述限值。
諧波可使電容器過流發熱。有關規程規定電容器長期工作電流不得超過1.3倍額定電流（Ic=CUn）。位于諧波源附近的電容器或者濾波電容器通常按較高的電流有效值特殊制造。諧波電壓可使晶閘管觸發裝置發生觸發錯誤，甚至導致設備故障。諧波也會對電網音頻控制系統和計算機產生不良影響。
在2.5kHz以下導線間電感電容藕合作用隨頻率呈近似線性上升，特別是較高次諧波會對通訊及信息處理設備產生干擾。
3.2 功率因素過低
功率因素過低，會使線路上積聚著大量的無功電流，使得線路損耗加大，造成線路過載，引起造成跳閘或故障。
由于無功電流加大，會造成變壓器的銅損加大，使變壓器發熱，變壓器容量急劇減小。
3.3 三相不平衡
三相不平衡會造成中心點與地形成一個電壓。當此電壓超過1V時，會使電子設備積累大量的靜電，對電子設備造成致命的損壞。
三相不平衡會造成變壓器內部磁旋渦，使鐵損加大，造成變壓器發熱、容量減小。
三相不平衡會造成用戶對功率需求加大，增加用戶用電量。
3.4 電壓波動和瞬變
電壓的波動會造成計算機工作不正常，引起電機堵轉。大的波動會使設備產生諧振，給設備造成毀滅性的打擊。
電壓的瞬變會降低元器件的使用壽命，過強的瞬變會擊穿電子設備。造成設備的損壞。
3.5 頻率偏移
頻率的偏移會造成電機轉速的偏差，造成工業設備的失控，而造成事故發生。同時，頻率偏移會造成通訊設備的誤碼率上升。
4 常見電能質量問題
在建筑物內，電源質量的不良是由下列一個或多個現象引起的：
l 電壓和電流波形的諧波畸變
如果出現電壓和電流的諧波畸變，會造成中性線上電流過大，造成無故跳閘或故障，嚴重的會造成火災。
l 功率因素過低
功率因素過低，會加大線路電流，造成線路過載。引起造成跳閘或故障。
l 三相不平衡
三相不平衡，會造成中線點電壓（零序電壓）偏移，使得電子設備產生嚴重的靜電，對靈敏設備產生干擾，干擾數據通訊，給設備造成非常危險的后果。
l 電壓瞬變、驟降和閃變
會造成電子設備出現故障或程序控制不可靠，損壞電容器和變壓器。即使是輕微的，也會使電子設備中的元件壽命降低。
l 頻率偏移
頻率偏移會造成工業設備工作不正常，計算機通訊錯誤。
二 利用PITE3500進行電能質量測試
1 產品簡介
PITE3500電能質量測試儀是深圳普祿科公司的最新產品。主要功能分為四部分：電能質量測量、動態過程測量、示波與回放、系統管理。其中電能質量測試主要分為基本測量、功率因素、電網諧波、負荷平衡。可以對電能質量進行完整地測試。
2 基本參數測試
基本測量主要進行電壓、電流、頻率這些參數的測量。通過基本參數測試，你可以知道電網的電壓正常與否、頻率是否偏移、電流到底有多大，同時通過觀察電壓和電流的波形，可以對電源的品質有一個總體的了解。
3 功率因素分析
功率因數分析主要計算出視在功率(VA)、有功功率(W)、無功功率(VRA)、功率因數（Q）、功率因數角（Ф）。由于功率因素的存在，使得實際使用的功率與需要的功率不同。通過測量功率因素，我們可以更好地分配我們的負荷，使得電力供應可以更安全些、更方便些。
4 電網諧波分析
電網諧波分析主要測量各相電網的諧波狀況。通過測量，我們可以知道諧波的狀況，進而相應地進行治理。
電網諧波產生的原因是整流器、UPS電源、電子調速裝備、熒光燈系統、計算機、微波爐等電力電子設備和電器設備的使用。在這些設備集中使用的地區，如工廠車間、公寓大廈、居民小區、寫字樓、酒店商廈等，諧波污染相當嚴重，電源質量明顯下降。特別是三次諧波會產生特別高的中線電流，甚至會超過相電流值，因此造成電器設備壽命大為減短，電網過熱，甚至可能引起火災。
電力諧波也是一種污染，基于其可能造成負面影響，各國紛紛出臺治理措施。主要是制定相關標準，包括對產生諧波設備的限制要求；分析現有電網和待建電網中的諧波情況，局部重組電網結構；分離或隔離產生諧波的設備，使用濾波器等。
5 負荷平衡分析
負荷平衡分析主要測量三相電壓的中點偏移和三相不平衡度。使用戶可以合理地分配用電荷，減少用電功率需求，保護電子設備的安全。
6 波動測量
波動測量主要是測量電網的波動和閃變的狀況，了解整個線路中負荷的變化狀況。
7 瞬變測量
瞬變測量主要測量電網電壓產生瞬變的頻率和強度，進而可以知道電網是否易受到干擾。如果瞬變頻繁或強度大，就必須進行相應的措施，以免影響設備的正常使用。瞬變是造成電子元件急劇老化的原因。
三 附錄
附1：實例分析
現象：
某商廈工程大量采用日光燈，全部采用電子鎮流器，在三相負荷平衡、電壓穩定等正常情況下，零線上產生很大電流，造成電纜發熱，變壓器溫升過高。
分析：
該商廈工程采用的日光燈，其線路本身含有電弧，其負阻特性產生諧波電流，其中主要是三次諧波電流，含有率為12%-13%。再加上燈具本身的電子鎮流器，以及商廈營業中大量家用電器的試運行，極易產生大量諧波電流注入電網。大量諧波電流入網后，通過電網阻抗產生諧波壓降，疊加在電網基波上，引起電網的電壓畸變。
在三相平衡負荷回路（每相均為相同的線性負荷），作用在每相上的都是平滑的50Hz正弦波電壓，中性線上通過的各相電流的相量和其值為零。但是線路上通過諧波頻率（高于50Hz）的電流，它們在中性線上不能由相量相加來消除，而是在中性線上疊加。
如果諧波電流是正弦波，我們用數學公式可推算出偶次諧波在中性線上可被抵消，但是奇次諧波因相位相同，會疊加而出現在中性線上，使中性線過熱。有時中性線上的電流比任一相上的電流都大。過大的諧波電流而產生附加損耗，引起發熱使絕緣介質老化加速，導致絕緣損壞。還可使相位控制設備的正常工作控制信號紊亂而受到干擾，如電子計算機誤動作，電子設備誤觸發，電子元件測試無法進行。使某些類型的繼電保護，如晶體管整流型距離保護、變壓器及母線復合電壓保護，由于相位變化而誤動或拒動，還有通信回路、弱電回路產生雜音，甚至造成故障。
解決辦法：
1、選用D1YN11接線的三相配電變壓器為三次諧波電流提供環流通路。
2、增加兩倍的中性線和每相用各自的中性線等。
3、加裝諧波濾波器，對已建好的建筑物也是最經濟的。按諧波次數裝設濾波器是用來限制或減少有害的電流，減少網線上有諧波負載的電器。濾波器的設計是由它要安裝上的設備決定的，故裝置時要有針對性。
4、加裝隔離變壓器
隔離變壓器是一種電源或負載減少諧波的濾波設備。對于存在電源質量問題的地方，加裝這種設備也是一種技術改造的方法。
5、加裝按諧波量標定的斷路器和配電屏
諧波產生的過熱現象是危險的，選用提高參數的器件可對整個設備起到保護作用。中性線的額定電流應是相線額定電流的兩倍。
6、將敏感設備與其它設備分開
敏感設備如計算機、激光打印機和傳真機，以及照明回路，至少在末端配電箱上設備單獨回路。在某些場合，更好的做法是給敏感設備從低壓配電室單獨配電柜上引出單獨回路來供電。中性線和接地線也應分開。專用回路內包括單獨的相線，單獨的中性線和單獨的接地線，每一回路應套單獨的金屬管。
7、限制每個回路插座數量
對每回20A回路推薦只裝用3至6個插座，而不是規范中的10個插座，以減少分支配電回路中敏感設備的數量，有助于減少電壓降。
附2：實例分析：
現象：
99年購買的聯想1+1系列PⅡ266、64M內存的品牌機，使用二年后出現故障。故障為系統起動后不久就死機，顯示器黑屏無信號，光驅燈長亮。無論進WIN98系統、用系統盤引導、或進入CMOS系統都會出現此故障，一旦死機無論復位鍵還是電源鍵均不能關機，只有拔掉電源插頭且必須等待一定時間后才能再次開機。
因是品牌家用電腦，把主機拿到電腦公司進行處理，結果在電腦公司開機運行一切正常且連續運行幾小時均未出現死機現象。回家后開機起動故障依舊。
分析：
這是典型的電源問題。由于在電腦公司工作正常，而在家中出現故障，所以應該是市電引起的。
在舊的居民區中，由于配電線路是在建設的時候安裝的。而隨著居民生活水平的不斷提高，各種家用電器不斷普及，用電量不斷上升，使得電能質量非常差。有些雖然進行了一些改造，但并不徹底。
由于電能質量不良，造成電源部件老化后，不能起到應有常的穩壓作用。造成電腦不能正常工作。
解決辦法：
1、重新更換電腦的電源，同時為電腦配備UPS電源。
2、測量電源的質量問題，根據實際情況做相應處理。
附3：實例分析
現象：
中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦，部分供電設施經常出現了一些無故的損壞。
分析：
從現象來看，很可能是電力系統的諧波引發的。為了保證電力系統的安全運行，需對礦區電網的電能質量進行調查。
凡口鉛鋅礦的電力由110kV凡口變電站供給，變電站設有兩臺2.0萬千伏安的主變壓器，將電壓由110 千伏變為6千伏，通過12條主供電線路供給礦區各用 戶。根據諧波源的具體情況，對12條供電線路進 行了現場測量分析計算。最后的諧波測 量分析計算結果如表：
四 從測量分析結果我們可以看出，礦區電力系統的諧波源主要是變頻器、各種類型的礦井提升機、井下電力 機車及圓錐礦石破碎機等設備。
通過這次調研測量結果表明，凡口鉛鋅礦的電網諧波水平較高，總線F601(電壓總諧波畸變率平均值為4.02％，高于國家標準限值4％的水平，其中第6次、第 7次測量的電壓總諧波畸變率分別為5.67％和5.68％)、主井供電線路F2(國家標準諧波電流允許值(A)按短路容量為34．782MVA(5797AX6000V)進行換算，實測5次、11次、13 次、17次、19次諧波電流超過國家標準諧波電流允許值)、老南風井變頻風機供電線路[電壓總諧波畸變率平均值為4.3％，高于國家標準限值4％的水平，國家標準諧波電流允許值(A)按短路容量為33．96MVA(5660A X6000V)進行換算，實測5次、7次、11次、13次諧波電流平均值超過國家標準諧波電流允許值L選廠供電線路F401[國家標準諧波電流允許值(A)按短路容量為42MVA(7000AX 6000V)進行換算，實測7次、11次諧波電流平均值超過國家標準諧波電流允許值L選廠1#、2#圓錐破碎機供電線路諧波水平高于國家標準允許值[國家標準諧波電流允許值(A)按短路容量為27MVA(4500AX6000V)進行換算，實 測1#圓錐破碎機15次諧波電流超過國家標準諧波電流允許值：實測2#圓錐破碎機9 次、11次、15次、17次諧波電流超過國家標準諧波電流允許值L另外，新副井供電線 路F20諧波電流值未超標是 因為測試時負荷低的緣故，但是由于電流正弦波畸變嚴重，諧波含有率高(最高達 36.8％)，如果負荷高，也將會超標。
解決辦法：
為了保證電力系統的安全、經濟運行，計劃對諧波污染嚴重的主井供電線路F2、老南風井供電線路、新副井供電線路F20、選廠1#、2#圓錐破碎機供電線路采取措施進行諧波治理，限制諧波源注入電網，把電力系統的諧波水平抑制在允許的安全范圍之內。
附4：實例分析
現象：
一家著名的證券公司的營業部,剛參加"第二輪證券系統Y2K統一認證測試"，并順利通過。而且之前對硬件設備進行了檢測和維護，同時進行聯網檢查，網絡表現正常。但二天后，一開市就出現嚴重問題。實時交易的動態信息顯示屏幕出現大片空白，數據刷新和交易的速度都極慢，且經常中斷，根本無法進行交易。受到大戶室中的一群聲稱遭受巨額無端損失的憤怒的股民們的強列質問。
該營業部的網絡為10M以太網，用戶數為230個。從衛星接收廣播的行情數據，并回傳交易信息。由于從衛星接收機監測口觀察接收數據完全正常，故網管人員初步判定是網絡系統的問題。兩個月前就開始有傳輸數據錯誤的現象出現，有時數據更新出現空白，數據更新速度偶爾變慢，有時出現斷續。雖用網管和協議分析儀檢查過，但因這種"癥狀"并不連續出現，且對網絡的速度和股民的交易基本沒有影響，故一直心存僥幸，沒有徹底查找真正的故障根源。
分析：
用F683網絡測試儀監測網絡30秒，觀察網絡流量為81％(但網管報告為0.2%)，錯誤幀97.6%。錯誤類型為Ghosts(占93％)、FCS錯誤(又稱CRC錯誤)和Jabber，即幻象干擾、幀校驗錯誤和超長幀，這表明網絡中有大量的非法數據包存在。此類癥狀一般以電磁干擾和接地回路方面的問題居多。為了確定干擾源的準確位置，將大部分與工作站相連的集線器組電源關斷，服務器繼續工作，觀察錯誤率降為87％，仍然很高。
重新打開集線器組電源，用電能質量測試儀觀察，發現諧波含量嚴重超標(最高970mV)。該網絡用一臺大型UPS電源給所有網絡設備供電，測試UPS輸入電源諧波，約為輸出電源諧波含量的30％，明顯低于輸出端的指標，斷定為內諧波含量超標。啟動小型備用UPS后，網絡恢復正常工作(為減少負荷，網絡設備分批輪換接入)，但網絡測試儀顯示仍有錯誤存在，錯誤率(幻象干擾)下降為1.3％。再次關斷集線器組的電源，類型為Ghosts的幻象干擾錯誤率下降為0.8％，證實仍存在由接地回路串入的幻象干擾，且應該是從主通道進入。搖動衛星接收機的數據輸出電纜，幻象干擾時有時無，拔下電纜則干擾消失。網管人員回憶前日維護機器時曾動過該電纜。由此造成連接不良。
分析故障原因有二，一是UPS對電源的凈化能力下降，網絡外諧波容易從電源系統串入網絡系統，為重大故障的發生提供了基礎，但只是累積的內諧波超標還不足以引發致命問題。二是接地回路問題，給大量的內諧波串入網絡提供了通道。內諧波是指從電源凈化設備的輸出端比如UPS的輸出端測得的諧波功率，由各種用電設備產生(網絡設備絕大多數都采用開關電源，本身就是一個較大的諧波源)。本案中，大量的內諧波功率疊加后從衛星接收機數據輸出電纜串入交易網絡，一方面以幻象干擾的形式侵蝕網絡帶寬(此時網絡測試儀監測到的錯誤類型即為Ghosts)，當以太網的網絡總流量高于80％時，會導致絕大多數的網絡癱瘓；另一方面，串入的內諧波將干擾正常數據傳輸(與正常的衛星廣播數據疊加，表現為FCS幀錯誤和少量長幀)，使衛星接收機接收到的數據出錯，顯示屏出現大片空白或不能實時更新數據。本故障為累積故障，兩個月前因UPS性能下降就開始出現少量干擾超標，不過這沒有引起網管人員的足夠重視。前天維護設備后又增加了電纜接地回路的干擾問題。但因當時未將衛星接收機連入網絡，網管人員僅檢查了網絡部分的工作狀況，所以此時的網絡表現肯定是正常的。直到今天臨近股市開市，當接通衛星廣播數據的輸入通道時，問題才爆發出來。此時內諧波干擾信號大舉入侵網絡，幾乎造成網絡癱瘓。
解決方法：
1、 更換電纜及大型UPS電源。
2、 給電源加裝諧波濾波器。
3、 日常維護中增加電能質量測試項目。隨時檢查電源的各項品質。
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