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，通過確定電能質(zhì)量問題的根本原因來提高正常運行時間和設(shè)備性能。在討論 PQ 問題時，有三個重要的考慮因素：PQ 問題的類型、PQ 問題的來源以及識別和測量 PQ 問題的工具。

四種常見的電能質(zhì)量問題包括(圖1)：

· 電壓瞬變是線路電壓的快速高能擾動。它們通常持續(xù)不到一個周期，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)致運營中斷。

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

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

圖 1. 四個常見的 PQ 問題。

其他 PQ 問題可能會導(dǎo)致問題：

中斷是一個顯而易見的問題。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)嚴重程度和其他情況，影響范圍可能從運營中斷到設(shè)備損壞和故障。

三相電力系統(tǒng)每條線路上超過 ±2% 的電壓不平衡通常是自發(fā)問題。當單相負載在三相之間分布不均勻時，就會發(fā)生這種情況。連接不良或保險絲燒斷也會導(dǎo)致電壓不平衡，從而導(dǎo)致運行不穩(wěn)定或設(shè)備故障。

低功率因數(shù) (PF)(0.95 或更低)是另一個通常由自身引起的問題。當電路具有高電感或電容負載(如電機、照明鎮(zhèn)流器和開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器)時，會導(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。

來源

PQ 問題可能來自設(shè)施的外部和內(nèi)部來源。外部來源通常與公用事業(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)部電源有時分為兩類：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、某些類型的醫(yī)療設(shè)備以及直接連接到交流線路的大型電機等設(shè)備。電力電子電源傳統(tǒng)上包括電機驅(qū)動器、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)備和電動汽車充電器。

圖 2. 電能質(zhì)量 (PQ) 問題的常見根源。

工具

兩種最常見的 PQ 工具是分析儀和記錄器。這些設(shè)備可以監(jiān)測電壓、電流、功率(以瓦特和伏安為單位)、PF 等。PQ 分析儀可以連續(xù)測量和分析電力線的性能，以實時識別干擾和其他 PQ 問題。

PQ 記錄儀，也稱為 PQ 記錄器或能量記錄儀，可測量和記錄各種電氣參數(shù)，以幫助識別 PQ 問題的來源。記錄儀用于優(yōu)化操作并實施負載研究，以識別能源浪費并監(jiān)控 PQ 合規(guī)性。

根據(jù)操作環(huán)境和情況，各個機構(gòu)制定了各種各樣的 PQ 標準，包括 ANSI/IEEE、NEMA、NFPA、NIST、IEC、UL 和其他機構(gòu)。PQ 分析儀和記錄器的一個共同標準是 IEC 61000-4-30，“測試和測量技術(shù) - 電能質(zhì)量測量方法”。

經(jīng)認證符合 IEC 61000-4-30 的儀器無論型號或制造商如何，都將產(chǎn)生可靠且可重復(fù)的測量結(jié)果。該標準為 PQ 測量設(shè)備建立了兩個等級：A 級和 S 級。

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

S 類(測量)儀器更定性地測量和記錄數(shù)據(jù)和事件，對準確性的要求較低。A 類儀器更全面，包括 8 個必需的測量參數(shù)，而 S 類設(shè)備僅需測量 5 個參數(shù)(表 1)。

表 1. A 類與 S 類所需測量值。

概括

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