電能質(zhì)量 (PQ) 調(diào)查用于數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院和工業(yè)設(shè)施，通過(guò)確定電能質(zhì)量問(wèn)題的根本原因來(lái)提高正常運(yùn)行時(shí)間和設(shè)備性能。在討論 PQ 問(wèn)題時(shí)，有三個(gè)重要的考慮因素：PQ 問(wèn)題的類(lèi)型、PQ 問(wèn)題的來(lái)源以及識(shí)別和測(cè)量 PQ 問(wèn)題的工具。

四種常見(jiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題包括(圖1)：

· 電壓瞬變是線路電壓的快速高能擾動(dòng)。它們通常持續(xù)不到一個(gè)周期，并導(dǎo)致波形不連續(xù)。電壓瞬變可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞、設(shè)備故障或損壞，并導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)中斷。

· 電壓驟降和驟升是指電壓降低或升高，導(dǎo)致線路電壓偏離標(biāo)稱(chēng)值超過(guò) ±15%，持續(xù)時(shí)間從半個(gè)周期到幾秒鐘不等。根據(jù)設(shè)備的靈敏度和偏差程度，可能會(huì)導(dǎo)致隨機(jī)故障或設(shè)備完全故障。

· 電壓和/或電流波形上可能會(huì)出現(xiàn)諧波失真。過(guò)度的諧波失真可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱或發(fā)生故障，從而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)控制設(shè)備中的數(shù)據(jù)損壞或丟失。

圖 1. 四個(gè)常見(jiàn)的 PQ 問(wèn)題。

其他 PQ 問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題：

中斷是一個(gè)顯而易見(jiàn)的問(wèn)題。中斷是指電力損失，可能是短暫的，也可能是持續(xù)的。根據(jù)嚴(yán)重程度和其他情況，影響范圍可能從運(yùn)營(yíng)中斷到設(shè)備損壞和故障。

三相電力系統(tǒng)每條線路上超過(guò) ±2% 的電壓不平衡通常是自發(fā)問(wèn)題。當(dāng)單相負(fù)載在三相之間分布不均勻時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。連接不良或保險(xiǎn)絲燒斷也會(huì)導(dǎo)致電壓不平衡，從而導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定或設(shè)備故障。

低功率因數(shù) (PF)(0.95 或更低)是另一個(gè)通常由自身引起的問(wèn)題。當(dāng)電路具有高電感或電容負(fù)載(如電機(jī)、照明鎮(zhèn)流器和開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電壓和電流波形異相，從而導(dǎo)致使用比所需更多的視在功率。

來(lái)源

PQ 問(wèn)題可能來(lái)自設(shè)施的外部和內(nèi)部來(lái)源。外部來(lái)源通常與公用事業(yè)有關(guān)。它們可能由不可控因素引起，例如雷電或公用事業(yè)操作，包括 PF 設(shè)備、開(kāi)關(guān)操作和各種設(shè)備故障，例如變壓器或電容器故障。

內(nèi)部電源有時(shí)分為兩類(lèi)：通用內(nèi)部電源和電力電子電源(圖 2)。通用內(nèi)部電源包括電弧焊機(jī)、某些類(lèi)型的醫(yī)療設(shè)備以及直接連接到交流線路的大型電機(jī)等設(shè)備。電力電子電源傳統(tǒng)上包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、大量電子電源轉(zhuǎn)換器等。電力電子列表中最近添加的內(nèi)容包括智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē)充電器。

圖 2. 電能質(zhì)量 (PQ) 問(wèn)題的常見(jiàn)根源。

工具

兩種最常見(jiàn)的 PQ 工具是分析儀和記錄器。這些設(shè)備可以監(jiān)測(cè)電壓、電流、功率(以瓦特和伏安為單位)、PF 等。PQ 分析儀可以連續(xù)測(cè)量和分析電力線的性能，以實(shí)時(shí)識(shí)別干擾和其他 PQ 問(wèn)題。

PQ 記錄儀，也稱(chēng)為 PQ 記錄器或能量記錄儀，可測(cè)量和記錄各種電氣參數(shù)，以幫助識(shí)別 PQ 問(wèn)題的來(lái)源。記錄儀用于優(yōu)化操作并實(shí)施負(fù)載研究，以識(shí)別能源浪費(fèi)并監(jiān)控 PQ 合規(guī)性。

根據(jù)操作環(huán)境和情況，各個(gè)機(jī)構(gòu)制定了各種各樣的 PQ 標(biāo)準(zhǔn)，包括 ANSI/IEEE、NEMA、NFPA、NIST、IEC、UL 和其他機(jī)構(gòu)。PQ 分析儀和記錄器的一個(gè)共同標(biāo)準(zhǔn)是 IEC 61000-4-30，“測(cè)試和測(cè)量技術(shù) - 電能質(zhì)量測(cè)量方法”。

經(jīng)認(rèn)證符合 IEC 61000-4-30 的儀器無(wú)論型號(hào)或制造商如何，都將產(chǎn)生可靠且可重復(fù)的測(cè)量結(jié)果。該標(biāo)準(zhǔn)為 PQ 測(cè)量設(shè)備建立了兩個(gè)等級(jí)：A 級(jí)和 S 級(jí)。

A 類(lèi)(高級(jí))儀器提供最高水平的準(zhǔn)確度和精度，并可測(cè)量更多參數(shù)。它們用于驗(yàn)證是否符合標(biāo)準(zhǔn)、解決爭(zhēng)議以及滿足其他合同和法律要求。例如，必須在連續(xù) 10 個(gè)周期的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量電源電壓的 RMS 值。測(cè)量誤差不得超過(guò) 0.1%。

S 類(lèi)(測(cè)量)儀器更定性地測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)和事件，對(duì)準(zhǔn)確性的要求較低。A 類(lèi)儀器更全面，包括 8 個(gè)必需的測(cè)量參數(shù)，而 S 類(lèi)設(shè)備僅需測(cè)量 5 個(gè)參數(shù)(表 1)。

表 1. A 類(lèi)與 S 類(lèi)所需測(cè)量值。

概括

電能質(zhì)量調(diào)查用于確定電能質(zhì)量問(wèn)題的根本原因，并優(yōu)化數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院和工廠等設(shè)施中的設(shè)備運(yùn)行和可用性。它們還用于電能質(zhì)量合規(guī)性監(jiān)控和爭(zhēng)議解決。