解決電壓失真和諧波問(wèn)題的工具和技巧

故障排除是發(fā)現(xiàn)和消除問(wèn)題的系統(tǒng)過(guò)程。對(duì)于未經(jīng)培訓(xùn)的人，配電系統(tǒng)中的問(wèn)題可能無(wú)法識(shí)別為電能質(zhì)量問(wèn)題。例如，跳閘的熱磁斷路器通常指示短路，接地故障或過(guò)載。當(dāng)沒(méi)有明顯問(wèn)題時(shí)，可以將其記為“只是需要更換的舊斷路器"。

而是，電能質(zhì)量技術(shù)人員或工程師問(wèn)：“也許我們應(yīng)該查看系統(tǒng)上的負(fù)載類型并監(jiān)視諧波；也許我們應(yīng)該監(jiān)視不平衡？"

了解和識(shí)別見(jiàn)的電能質(zhì)量癥狀以及如何對(duì)其進(jìn)行故障排除是解決電能質(zhì)量問(wèn)題的步。

您需要什么工具來(lái)完成這項(xiàng)工作？

與任何故障排除任務(wù)一樣，您需要正確的工具。在進(jìn)行電能質(zhì)量故障排除時(shí)，這些工具可能不是您所想的。

首先，您需要一套好的圖紙。然后，使用電能質(zhì)量分析儀（又稱三相電能質(zhì)量分析儀）來(lái)測(cè)量和記錄與電能質(zhì)量相關(guān)的特定參數(shù)。其他工具，例如數(shù)據(jù)記錄器，熱成像儀，紅外溫度計(jì)和記錄數(shù)字萬(wàn)用表，也可以幫助進(jìn)行故障排除。

您會(huì)發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題？

常見(jiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題分為兩大類：電壓異常和諧波失真問(wèn)題。電壓異常會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題，許多問(wèn)題很容易糾正。關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)癥狀。

電壓驟降或驟降是所有電能質(zhì)量問(wèn)題的80％。當(dāng)系統(tǒng)電壓在半個(gè)周期至一分鐘內(nèi)降至系統(tǒng)額定電壓的90％或更低時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)驟降或驟降。跌落的常見(jiàn)癥狀包括：如果跌落持續(xù)超過(guò)三個(gè)周期，白熾燈會(huì)變暗；計(jì)算機(jī)鎖定；敏感電子設(shè)備的虛假關(guān)機(jī)；可編程控制裝置上的數(shù)據(jù)（內(nèi)存）丟失；繼電器控制問(wèn)題。

要解決潛在的跌落問(wèn)題，請(qǐng)從監(jiān)視出現(xiàn)跌落癥狀的負(fù)載開(kāi)始。將設(shè)備運(yùn)行故障的時(shí)間與電壓下降發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行比較；如果沒(méi)有相關(guān)性，則問(wèn)題很可能不是電壓驟降。通過(guò)監(jiān)視更遠(yuǎn)的上游直到找到源，繼續(xù)進(jìn)行故障排除。使用工廠的單線圖來(lái)幫助確定啟動(dòng)大型電動(dòng)機(jī)是否正在引起驟降，或者工廠中電流需求是否突然增加。

電壓驟升或電涌的發(fā)生頻率僅為驟降的一半。但是，在短短的一個(gè)周期或更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)增加系統(tǒng)電壓會(huì)引起問(wèn)題。與所有電能質(zhì)量問(wèn)題一樣，您必須監(jiān)控參數(shù)一段時(shí)間，然后觀察和解釋。

膨脹的癥狀通常包括設(shè)備立即故障，通常是電子設(shè)備的電源部分。但是，某些設(shè)備故障可能不會(huì)立即發(fā)生，因?yàn)殡妷号蛎洉?huì)在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生并過(guò)早損壞組件。如果對(duì)電子設(shè)備的分析發(fā)現(xiàn)電源出現(xiàn)故障，請(qǐng)監(jiān)視給該設(shè)備供電的饋線和分支電路上的電壓趨勢(shì)。在可能的情況下，比較在已知不會(huì)發(fā)生膨脹的系統(tǒng)部分上運(yùn)行的類似設(shè)備的故障率。

分析電能質(zhì)量調(diào)查結(jié)果時(shí)，請(qǐng)查找單相線路上突然的線對(duì)地故障。這種類型的故障會(huì)導(dǎo)致電壓在兩個(gè)非故障相上突然膨脹。大型工廠負(fù)載突然脫機(jī)掉線，功率因數(shù)校正電容器的切換也會(huì)引起電壓驟升。

電壓瞬變會(huì)導(dǎo)致各種癥狀，從計(jì)算機(jī)鎖定和損壞的電子設(shè)備到閃絡(luò)和配電設(shè)備的絕緣損壞。

瞬態(tài)（有時(shí)稱為尖峰）是電壓的大幅增加，但僅持續(xù)幾微秒，雷擊和機(jī)械切換是常見(jiàn)原因。暴風(fēng)雨期間的設(shè)備故障通常應(yīng)歸因于瞬態(tài)，并且不執(zhí)行電能質(zhì)量監(jiān)控。

瞬變的其他原因包括電容器或電容器組的切換，停電后重新通電的系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)負(fù)載的切換，熒光燈和HID照明負(fù)載的開(kāi)或關(guān)，開(kāi)關(guān)變壓器以及某些設(shè)備的突然停止。對(duì)于這些瞬態(tài)情況，請(qǐng)監(jiān)視負(fù)載，并將設(shè)備的操作問(wèn)題或故障與配電系統(tǒng)事件相關(guān)聯(lián)。

中斷大負(fù)載會(huì)在觸點(diǎn)之間產(chǎn)生正常電弧，這可能是瞬變的原因。使用設(shè)施一線將監(jiān)視移動(dòng)到分配系統(tǒng)中更遠(yuǎn)的上游，直到找到源為止。

電壓中斷可能持續(xù)兩到五秒或更長(zhǎng)時(shí)間。癥狀通常很簡(jiǎn)單：設(shè)備停止運(yùn)行。中斷時(shí)間超過(guò)五秒鐘通常稱為持續(xù)中斷。即使短暫斷電，大多數(shù)電動(dòng)機(jī)控制電路和過(guò)程控制系統(tǒng)也無(wú)法重新啟動(dòng)。

如果在無(wú)人看管設(shè)備時(shí)發(fā)生電壓中斷，則可能無(wú)法正確確定設(shè)備停機(jī)的原因。僅監(jiān)視設(shè)備并將任何電源中斷的時(shí)間與設(shè)備問(wèn)題的時(shí)間相關(guān)聯(lián)將有助于識(shí)別電壓中斷。

電壓不平衡是三相系統(tǒng)上見(jiàn)的問(wèn)題之一，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)備損壞，但常常被忽略。例如，230 V電動(dòng)機(jī)上的電壓不平衡量為2.3％，導(dǎo)致電流不平衡量幾乎為18％，從而導(dǎo)致溫度升高了30°C。數(shù)字萬(wàn)用表（DMM）和一些快速計(jì)算可用于平均電壓讀數(shù)，而電能質(zhì)量分析儀可提供有關(guān)不平衡的最準(zhǔn)確信息。

整個(gè)分配系統(tǒng)中的任何地方都可能發(fā)生不平衡。負(fù)載應(yīng)在配電盤的每個(gè)階段平均分配。如果一相與其他相相比變得過(guò)重，則該相上的電壓會(huì)更低。從該面板饋送的變壓器和三相電動(dòng)機(jī)可能會(huì)運(yùn)行得更熱，異常嘈雜，過(guò)度振動(dòng)，甚至過(guò)早失效。

隨著時(shí)間的推移進(jìn)行監(jiān)視是捕獲不平衡的關(guān)鍵。在三相系統(tǒng)中，相之間的電壓變化應(yīng)不超過(guò)2％（分析儀上的Vneg％值），否則可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備。

諧波是電壓和電流，其頻率據(jù)說(shuō)是基頻的整數(shù)倍。例如，三次諧波是在60 Hz系統(tǒng)（3 x 60 Hz = 180 Hz）中以180赫茲（Hz）出現(xiàn)的電壓或電流。這些不必要的頻率會(huì)引起許多癥狀，包括中性導(dǎo)體過(guò)熱以及為這些電路供電的變壓器。反向轉(zhuǎn)矩會(huì)在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生熱量和效率損失。

諧波造成的最嚴(yán)重癥狀通常是諧波使設(shè)備中的基本60 Hz正弦波失真的結(jié)果。這種正弦波失真會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備的不當(dāng)操作，虛假警報(bào)，數(shù)據(jù)丟失以及經(jīng)常被報(bào)告為“神秘"的問(wèn)題。

當(dāng)出現(xiàn)諧波癥狀時(shí)，請(qǐng)通過(guò)觀察總諧波失真（THD）進(jìn)行故障排除。在變化的負(fù)載條件下，THD的顯著增加保證了每個(gè)諧波電流水平與系統(tǒng)中總基本電流的百分比比較。了解每個(gè)諧波電流產(chǎn)生的影響并將它們與已識(shí)別的癥狀進(jìn)行比較將有助于故障排除，然后必須隔離并糾正諧波源。