中心論題：
- 介紹合理的故障排查流程
- 分析電能質(zhì)量問(wèn)題的主要原因
解決方案：
- 先診斷建筑內的電氣基礎設施，然后在必要時(shí)進(jìn)行監視
- 針對不同的原因提出不同的解決方案
雖然我們享受著(zhù)固態(tài)技術(shù)的發(fā)展所帶來(lái)的巨大好處，但在實(shí)際上，處于這一技術(shù)核心地位的微電子技術(shù)卻依賴(lài)著(zhù)清潔電能。更快的速度和更低的電壓，意味著(zhù)對電能質(zhì)量有著(zhù)更高的要求。電能質(zhì)量(PQ)涉及面較廣，從像電壓突降、驟升、中斷以及瞬變這樣的電壓干擾，一直到電流諧波以及高性能布線(xiàn)和接地。不良電能質(zhì)量的癥狀包括設備間歇鎖定和復位、數據受到破壞、設備提前出現故障以及沒(méi)有任何表面原因的部件過(guò)熱等。最終的結果是生產(chǎn)中斷、生產(chǎn)效率下降以及人員受到危害。
從問(wèn)題現場(chǎng)開(kāi)始檢查
排查電能質(zhì)量問(wèn)題的一個(gè)方法是，從盡可能靠近受影響負載的位置開(kāi)始檢查。受影響的負載是功能發(fā)生異常的靈敏負載，通常為電子負載。在懷疑存在電能質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，需要進(jìn)行的一部分工作就是要將電能質(zhì)量問(wèn)題這一原因與其他可能原因（硬件、軟件）隔離開(kāi)。這種自下而上的方法會(huì )使您大有收獲。這需要敏銳的眼光和進(jìn)行一些基本測量。
另外一種方法是使用一個(gè)三相監視儀從電力進(jìn)線(xiàn)處開(kāi)始檢查，逐步查找到受影響的負載。如果問(wèn)題起源于公用電站，則這種方法是非常有用的。然而，反復進(jìn)行的調查已得出結論，絕大多數電能質(zhì)量問(wèn)題是出在設施中。實(shí)際上，作為一般規則，電能質(zhì)量在電力進(jìn)線(xiàn)處（與公用電力相連的位置）是最好的，并隨著(zhù)在配電系統中向下游移動(dòng)而發(fā)生惡化。這是因為設施本身的負載引發(fā)了問(wèn)題。另外一個(gè)明顯的事實(shí)是，75%的電能質(zhì)量問(wèn)題與接線(xiàn)和接地問(wèn)題有關(guān)！
因此，許多電能質(zhì)量管理機構建議，一個(gè)合理的故障排查流程是，首先診斷建筑內的電氣基礎設施，然后在必要時(shí)進(jìn)行監視。我們的自下而上的故障排查步驟可幫助您完成這一探查工作。
開(kāi)始步驟
制作一個(gè)路線(xiàn)圖
如果不了解被調查位置的情況，就很難診斷出電能質(zhì)量問(wèn)題。開(kāi)始時(shí)，您可以先確定位置，或重新構建現場(chǎng)的一個(gè)單線(xiàn)圖。通過(guò)該單線(xiàn)圖，可識別出交流電源以及它們所供電的負載。帶有紅線(xiàn)的實(shí)際結構單線(xiàn)圖就是您所要的單線(xiàn)圖。
如果您在現場(chǎng)工作，則該線(xiàn)路圖可能已存在于您的腦海中，但如果您把它繪制在紙上，則將會(huì )對每個(gè)人（包括您自己）帶來(lái)巨大幫助。如果您是第一次來(lái)到工作現場(chǎng)，則得到一個(gè)最新的單線(xiàn)圖就意味著(zhù)可以識別出新的負載或系統中的最新變化。為何要做出這種努力？因為系統是動(dòng)態(tài)的，它們會(huì )隨時(shí)間而發(fā)生改變，而這些變化經(jīng)常沒(méi)有經(jīng)過(guò)計劃，是任意發(fā)生的。而且，雖然一些問(wèn)題在起因和效果上都是局部的，但也有許多問(wèn)題來(lái)源于系統中一部分與另外一部分之間的相互作用。您的工作就是要了解這些系統的相互影響。您的記錄歸檔越完整，得到的結果就越佳。
圖1 商業(yè)和工業(yè)設施中典型的簡(jiǎn)化配電系統。
但在實(shí)際上，最需要幫助的位置往往是那些最不可能對系統中所發(fā)生的事件進(jìn)行良好記錄的位置。許多顧問(wèn)人員都會(huì )通過(guò)用現場(chǎng)實(shí)際存在的情況將遞交給他們的文檔進(jìn)行更新而發(fā)揮他們的作用。最簡(jiǎn)單的規則是，在調查中的這個(gè)時(shí)刻要盡可能做好記錄歸檔，但不要指望它可以使用。
在工作地點(diǎn)周?chē)惨曇幌?/strong>
有時(shí)，目視檢查會(huì )提供直接線(xiàn)索,可以發(fā)現以下問(wèn)題：
● 變壓器發(fā)生過(guò)熱
● 電纜或接頭因發(fā)熱而褪色
● 電源插板相互插接在一起
● 信號電纜和電源電纜布置在同一個(gè)電纜橋架中
● 子配電盤(pán)中存在額外的中線(xiàn)接地連接
● 接地導線(xiàn)與截止于半空中的金屬管連接
至少，你會(huì )知道設施是如何布線(xiàn)的以及典型負載是什么。
與受影響的人員會(huì )面并保持事件的一個(gè)記錄
與操作受影響設備的人員會(huì )面。你會(huì )得到對問(wèn)題的描述，經(jīng)常會(huì )發(fā)現沒(méi)有預料到的線(xiàn)索。對問(wèn)題發(fā)生的時(shí)間以及問(wèn)題的癥狀進(jìn)行記錄也是一個(gè)很好的做法。這對于間歇發(fā)生的問(wèn)題極為重要。目標是找到有助于將受影響負載中所發(fā)生的問(wèn)題與別處同時(shí)發(fā)生的某個(gè)事件關(guān)聯(lián)起來(lái)的某種形式。當然，進(jìn)行這種故障記錄是離受影響的設備距離最近的操作人員的責任。
電能質(zhì)量問(wèn)題的主要原因
造成電能質(zhì)量出現問(wèn)題的原因多種多樣，有自然因素，也有人為錯誤，下面列出了一些導致電能質(zhì)量出現問(wèn)題的主要原因。
雷電
如果沒(méi)有安裝適宜的避雷裝置，雷電就會(huì )帶來(lái)極大的破壞作用。如果公用電站的輸電線(xiàn)路很長(cháng)，雷電還會(huì )引起線(xiàn)路上發(fā)生電壓突降和欠電壓。如果距離很近，則它會(huì )引起電壓驟升和過(guò)電壓?？傊?，雷電是一種自然作用，它的破壞作用與人類(lèi)帶給自身的破壞不屬于同一個(gè)范疇。
公用電站自動(dòng)斷路器重合閘
引起短時(shí)電壓突降/中斷，但情況要好于較長(cháng)時(shí)間的電壓中斷。
電力電容器分斷
引起高能量電壓干擾（就像是波形上所存在的一個(gè)振蕩瞬變）。如果電容器組在設施附近，則這種瞬變可能會(huì )在整個(gè)建筑內部傳播。
沒(méi)有足夠配電變壓器的商業(yè)樓宇
嘗試在錯誤的位置走捷徑；將208V的饋線(xiàn)一直布置到高達20層的高度不會(huì )帶來(lái)好的電能質(zhì)量。
發(fā)電機組的規格與諧波負載的規格不相配
過(guò)高的電壓失真會(huì )影響電子控制電路。如果存在SCR轉換器負載，則諧波可能會(huì )影響頻率控制電路。沒(méi)有考慮諧波作用而使用功率因數校正電容器諧波和電容器是不相容的。電容器在諧波負載下不堪重負。
來(lái)自高轉矩直接加壓起動(dòng)電機負載的沖擊電流
如果負載過(guò)大或電源阻抗過(guò)高，就會(huì )引起電壓突降。交錯電機起動(dòng)會(huì )有所幫助。
配電盤(pán)上的中線(xiàn)規格不足
在充斥著(zhù)3次諧波的環(huán)境中，中線(xiàn)很容易攜帶與相電流相當或比相電流還要高很多的電流。中線(xiàn)的規格不足，會(huì )產(chǎn)生過(guò)熱的接線(xiàn)頭、潛在火災危險以及很高的中線(xiàn)對地電壓。
將電源線(xiàn)和信號線(xiàn)布置在一起
可以將信號線(xiàn)看作單線(xiàn)變壓器的次級，而將電源線(xiàn)看作變壓器的初級。它們之間時(shí)刻存在發(fā)生耦合的機會(huì )。
導線(xiàn)管接頭松動(dòng)和缺乏綠色接地導線(xiàn)
引起接地回路斷開(kāi)或存在高阻抗。這對于電能質(zhì)量或安全性都是不利的。
插座接線(xiàn)錯誤（中線(xiàn)和地線(xiàn)調換）
很難相信，但這種情況卻很多。將返回電流加到地線(xiàn)上，并產(chǎn)生接地噪聲電流。
數據電纜的每端與不同的接地參考相連
這可不得了！表明設備外殼與數據電纜連接器之間存在電壓。
高頻噪聲
最有效的高頻接地技術(shù)是安裝一個(gè)信號參考格柵(SRG)。
隔離接地棒
它們是一個(gè)安全危險，因為地是一個(gè)高阻抗回路，將會(huì )阻止足夠電流流動(dòng)以使斷路器脫扣。它們還會(huì )產(chǎn)生接地回路；畢竟，每個(gè)電子都必須返回它們所來(lái)的地方。出于電能質(zhì)量方面的考慮，一些廠(chǎng)商會(huì )堅持這樣的觀(guān)點(diǎn)：除非安裝一個(gè)隔離接地棒，否則他們提供的設備保修是無(wú)效的。
非法中線(xiàn)對地連接
圖2 隔離接地棒可產(chǎn)生接地回路，CNC機床裝置中的常見(jiàn)問(wèn)題
將返回電流加到接地線(xiàn)上。這不僅是一個(gè)電能質(zhì)量問(wèn)題，它還是一個(gè)管道問(wèn)題。循環(huán)的接地電流會(huì )使水管腐蝕。
除了上面列出的這些，還有很多其他原因，比如，分支電路上存在共用中線(xiàn)會(huì )引起負載相互作用和中線(xiàn)過(guò)載；與靈敏負載共享分支電路的激光打印機和復印機會(huì )存在周期性電壓突降和開(kāi)關(guān)瞬變等。
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