電氣干擾
電氣干擾更正式地稱為電磁干擾 (EMI) 或射頻干擾 (RFI)。EMI 是更通用的術語，RFI 僅適用于無線電傳輸所用頻段上的干擾。但是，在本文中，這兩個術語可以互換，稱為 EMI。
EMI 通常比瞬變危害小得多。它的影響通常會使設備暫時出現(xiàn)故障，而不是造成性損壞。即便如此，設備故障通常代價高昂且具有破壞性，因此 EMI 并非小事。
EMI 可能來自多種來源，包括雷達、電視、收音機、手機和微波發(fā)射器，也可能來自不太明顯的外部來源，如遠處雷暴產生的無線電信號。
外部 EMI 可以通過電磁感應、靜電耦合或傳導進入電氣裝置。EMI 也可能由設施內的設備產生，但現(xiàn)代電器和設備應按照電磁兼容性 (EMC) 標準進行人工制造，以限度地降低 EMI 產生的風險。
EMI 表現(xiàn)為音頻設備上的噪音或嘶嘶聲。
其他不太明顯的常見影響包括數(shù)據(jù)網絡性能的下降，甚至這些網絡的功能停止。這可能會導致錯誤率增加，并可能導致數(shù)據(jù)丟失。重要的是要注意 EMI 可以通過靠近在一起的電纜之間的串擾傳輸。因此，應始終注意隔離電源和數(shù)據(jù)電纜，并在適當?shù)那闆r下使用屏蔽電纜。
有多種產品可用于阻止 EMI 并防止其進入設備。其中包括 EMI 抑制濾波器和交流線路濾波器，以及鐵氧體磁芯和微波吸收器。此類設備僅對傳導 EMI 有效。高效屏蔽——將敏感設備封閉在接地外殼中是防止輻射和感應 EMI 的預防措施，因此對于完整的解決方案，屏蔽和過濾的組合是必要的。
如果您懷疑自己遇到了 EMI 問題，是時候購買電源質量分析儀并設置它來監(jiān)控現(xiàn)場了。EMI 將明顯疊加在輸入電壓波形上。它本質上可能是間歇性的，因此只有通過記錄電力線數(shù)天或數(shù)周才能發(fā)現(xiàn)。
電壓不平衡
電壓不平衡是一個電能質量問題，大多數(shù)時候很少或根本沒有受到關注。這是不幸的，因為不平衡的供應會產生嚴重的后果。如果您的企業(yè)只有單相負載，那么不平衡對您來說不是問題。但是，如果您有任何三相負載，建議您閱讀本文的其余部分。
在平衡的三相交流電力系統(tǒng)中，三相電壓大小相等，相距120度。在不平衡系統(tǒng)中，相電壓不相等，和/或相距不是 120 度。電壓不平衡比相移更常見，通常由大單相負載引起，例如感應爐。
這些單相負載可以連接在其中一相和電源中性線之間，它們僅從三相中的一相汲取電力，或者它們可以連接在兩相之間，從三相中的兩相汲取電力。結果，三相負載不均，負載重的一相或多相上的電壓將下降。這種電壓降低將被連接到同一供電系統(tǒng)的所有其他設備視為電壓不平衡。
在三相系統(tǒng)中即使很小的單相負載分布不均，如果有足夠多的負載，也會導致電壓不平衡。當額外的設備或分支電路被添加到最初在其構建過程中平衡的系統(tǒng)時，這種情況通常會隨著時間的推移而發(fā)展。
一組中功率因數(shù)校正電容器的不均勻退化，甚至一個或多個電容器的故障是不平衡的另一個來源，并且臨時不平衡可能是由設施內的一個相上的故障或進一步備份供應網絡。
具有平衡的相電壓可以說是工業(yè)裝置最重要的要求之一，特別是如果它使用三相電機，并且至關重要的是如果它們以或接近滿載能力運行。對于滿載電機，電機端子上的不平衡電壓可能導致相電流不平衡高達 10 倍于電壓不平衡百分比。這意味著在不平衡電源上運行的電機必須顯著降額，即使電壓不平衡看起來相對較小。由于 I2R 損耗增加，不平衡還可能導致需要降低電力電纜的額定值。
根據(jù)規(guī)程標準電壓不平衡定義為負序電壓與正序電壓之比。簡而言之，三相電壓可以在數(shù)學上表示為正序、負序和零序分量的總和。正序電壓在電機內產生沿電機預期旋轉方向旋轉的磁通量，而負序電壓產生沿相反方向旋轉的磁通量。由于正序電壓始終遠大于負序電壓(前提是電機已正確連接)，因此不會影響電機的旋轉方向。
由負序電壓引起的反向旋轉磁通會在電機繞組中產生額外的熱量，最終可能導致絕緣擊穿和電機過早失效。在高于推薦工作溫度10 ° C (18 ° F) 的情況下連續(xù)運行會使旋轉機器的壽命縮短兩倍，而且電機運行壽命的縮短幾乎總是具有破壞性且成本高昂。
此外，固態(tài)電機控制器和逆變器包括對電壓不平衡敏感的組件。根據(jù)產品的不同，如果檢測到明顯的電壓不平衡，其中一些將通過關閉來保護自己和電機，但是，雖然這可以保護設備，但由此產生的中斷仍然可能代價高昂。在不自動關閉的不太復雜的產品中，電壓不平衡是壽命縮短的常見原因。
當出現(xiàn)不平衡的電源電壓時，不間斷電源 (UPS) 和逆變器電源的運行效率也會降低，這通常會增加直流輸出的紋波，并且在許多情況下，會增加供電系統(tǒng)中的諧波電流。
電壓不平衡會產生如此多的有害影響，國家和國際標準都涵蓋了這一點。例如，IEEE 112 和 IEC 60034-1 對供電機器施加了 1% 的負相序電壓限制。
幸運的是，使用功率和能量記錄器可以輕松實現(xiàn)電壓和負載(電流)平衡的測量以及不平衡的識別。通過在輸入電源上連接 PEL，可以隨時間監(jiān)控整個裝置各相的負載，以了解它在正常運行的一天或一周或更長時間內的變化情況。PEL功率和能量記錄器可以在裝置周圍快速移動，非侵入式連接，用于測量單個設備或電路負載和電壓，以評估整個裝置的平衡狀況。然后可以將它們重新連接到輸入電源，以進行持續(xù)監(jiān)控，不僅可以監(jiān)控電壓平衡，還可以監(jiān)控其他重要的電源參數(shù)，例如諧波和功率因數(shù)。
為了減少電壓不平衡及其影響，您應該采取兩個關鍵步驟。種是對大型單相負載使用單獨的電路，并將它們連接到盡可能靠近電源的地方。這將確保單相負載不會在其他設備使用的任何接線上引起電壓降。第二步是確保所有單相負載，無論大小，都均勻分布在所有三相上。這兩個步驟可以省去很多麻煩和費用。
功率因數(shù)
像電壓不平衡一樣，功率因數(shù)很少被認為是電能質量問題，但應該是因為功率因數(shù)差很常見，這意味著企業(yè)要為他們不使用和無法使用的能源支付大筆費用，并且糾正起來相對容易且成本低廉。
功率因數(shù)差并不是一個新問題；幾十年來，負責管理工業(yè)和商業(yè)設施的經驗豐富的工程師已經采取措施確保他們的設施具有良好的功率因數(shù)。但是今天，越來越少的站點有這樣的工程師來照顧他們，結果，功率因數(shù)被遺忘了，不可避免的結果是不必要地增加了能源費用。
什么是功率因數(shù)，為什么它如此重要？
解釋的關鍵是，工業(yè)和商業(yè)應用中使用的某些類型的電氣設備除了它們完成預期工作所需的實際(或有功)功率之外，還消耗一定量的無功功率。這些通常是電感設備 - 即，將線圈作為其結構的一部分的設備。例如電機、感應加熱器、弧焊機、壓縮機和大多數(shù)類型的熒光燈。重要的是要了解無功功率對設備用戶而言沒有任何用處。
從技術上講，無功功率是設備使用的實際或有功功率與其消耗的總功率(稱為視在功率)之間的矢量差。簡單地說，功率因數(shù)是有功功率與視在功率之比。
功率因數(shù)低的設備會增加配電系統(tǒng)中的能量損失，因此能源供應商會懲罰功率因數(shù)低的工業(yè)客戶。功率因數(shù)差的設備比做同等有用功但功率因數(shù)高(或好)的設備消耗更多的電流。更高的電流會增加配電系統(tǒng)中的能量損失，導致能源供應商懲罰功率因數(shù)差的客戶，向他們收取更多的電費，因為他們需要能夠提供額外的能量，而這些能量不會顯示在收入計。
從技術上講，這種情況可以通過將其比作一杯典型的啤酒來更容易理解。如果您訂購一杯生啤酒，您支付的整杯啤酒相當于視在功率。但仔細看看——那啤酒上有泡沫！啤酒才是你真正想要的部分，相當于有功功率，而對提神沒有幫助的頭部相當于無功功率。裝滿啤酒的杯子，沒有頭，代表功率因數(shù)為 1，沒有無功功率。實際上，這通常是不可能實現(xiàn)的，0.95(對應于少于 5% 的泡沫)或更好的功率因數(shù)通常被認為是可以接受的。
到目前為止，一切都很好，但是如果電氣設備固有地消耗有功功率，那該怎么辦呢？幸運的是，可以通過添加功率因數(shù)校正 (PFC) 系統(tǒng)來校正功率因數(shù)。這通常采用連接在主配電盤或其他位置的電容器的形式。
許多站點已經具有某種形式的功率因數(shù)校正 (PFC)，但如前所述，它始終是一種安裝即忘的解決方案。如果站點上安裝了更多設備，或者站點上使用的設備類型發(fā)生了顯著變化，則 PFC 系統(tǒng)可能不再適用。此外，用于 PFC 的電容器會隨著時間的推移而退化，最終需要更換。
事實上，工業(yè)裝置以高水平無功功率運行，功率因數(shù)在 0.7 到 0.8 之間的情況并不少見。這是不必要且昂貴的，因為測量功率因數(shù)并不困難。它可以使用便攜式測試儀器輕松測量，或者可以通過持續(xù)顯示的值以及包括電壓、電流和能耗在內的許多其他有用參數(shù)進行實時監(jiān)控。
雖然規(guī)范 PFC 系統(tǒng)以降低無功功率需要了解幾個因素，包括現(xiàn)場無功負載的電壓水平和典型使用情況、整個現(xiàn)場的使用情況以及現(xiàn)場負載所需的電能質量，所有其中很容易測量和/或計算。一個設計合理的 PFC 系統(tǒng)將是它所帶來的節(jié)約成本的一小部分。
的 PFC 形式包括安裝電容器，但值得貨比三家并聽取專家建議以找到能夠準確滿足您特定要求的系統(tǒng)。如果單機功率因數(shù)不佳，可在其上并聯(lián)電容器，以便在機器開機時補償功率因數(shù)不佳的情況?；蛘撸绻军c的功率因數(shù)一直很差，并且沒有任何設備單獨負責，則可以通過主電源將固定 PFC 連接到場所。
在更復雜的應用中，許多機器在不同時間打開和關閉，功率因數(shù)可能會頻繁變化。在這種情況下，建議采用專家建議以獲得解決方案。
結論
希望本文能夠成功解釋電能質量這個有時很復雜的主題，并闡明為什么它被認為很重要。如果您是典型的企業(yè)主或經理，毫無疑問，您非常關注為企業(yè)購買的產品和服務的質量，對您消耗的電力和能源也應該如此。畢竟，能源賬單可能是您支出的重要組成部分。
我們已經證明電能質量會以多種方式降低，而這種降低通常會帶來不便且代價高昂的后果。然而，同樣重要的是，我們已經證明，使用正確的監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄設備很容易檢測到電能質量問題。在大多數(shù)情況下，一旦發(fā)現(xiàn)問題；提供方便且負擔得起的解決方案。
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