无功功率过补偿

我们知道,晶闸管有一个重要 特性参数-断态电压临界上升率dlv/dlt。它表明晶闸管在额定结温和门极断路条件下,使晶闸管从断态转入通态的最低电压上升率。若电压 上升率过大,超过了晶闸管的电压上升率的值,则会在无门极信号的情况下开通。即使此时加于晶闸管的正向电压低于其阳极峰值电压,也 可能发生这种情况。因为晶闸管可以看作是由三个PN结组成。

为了限制电路电压上升率过大,确保晶闸管安全运行,常 在晶闸管两端并联RC阻容吸收网络,利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率。因为电路总是存在电感的(变压器漏感或负载电感 ),所以与电容C串联电阻R可起阻尼作用,它可以防止R、L、C电路在过渡过程中,因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管。同时,避 免电容器通过晶闸管放电电流过大,造成过电流而损坏晶闸管。

谐波电流是充电装置的主要副产品,任何电流变换器工作时都产生严重的谐波。充电装置发射谐波电流,最直接的危害就是导致电压畸变。 畸变的电压会导致其它用电设备工作异常。这就是电磁兼容问题,也就是,充电装置对其它电子设备产生了干扰,电压畸变越大,对同一个 电网上的电子设备影响越严重。影响电压畸变的因素如下:

无功功率过补偿

随着科学技术的发展,工业生产水平和人民生活水平的提高,非线性用电设备在电网中大量投运,造成了电网的谐波分量占的比重 越来越大。谐波给电力系统带来的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低,使电气设备过热、产生振动和噪声,并使绝 缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁。 谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。因此, 对谐波的研究以及如何抑制、治理已成为一个具有重要意义的课题。

(一)谐波的定义:在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时,与 所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,即电路中有谐波产生。电力谐波是频率为50HZ整倍数的正弦波电压或电流。发电厂或者发电 机发出的电压是频率为50HZ的正弦波波型,称为基波,50HZ称为基波频率。频率为50HZ整倍数的正弦波称为谐波。谐波用基波的倍数表示, 例如频率为150HZ的正弦波称为3次谐波,频率为250HZ的正弦波称为5次谐波,频率为350HZ的正弦波称为7次谐波,以此类推。谐波是正弦波 ,每个谐波都具有不同的频率,幅度与相角。

我国还是一个发展中国家,经济的大发展需要大量的电力供应,工业负荷也不断大量增加,如:大型电力电子应用装置、 变频设备、电气化铁道、炼钢电弧炉、冶金化工设备、高速铁路、电梯、起重机等,这些工业负荷对整个城市的电网质量都带来大量的谐波 干扰,随着这些非线性、冲击性负荷的大量使用,使得电能质量变得更加突出。这些年在城市里很少遇到大面积的停电,但是电压的波动就 时有发生了,比如家里的灯泡突然变得忽明忽暗,尤其是到了夏天用电高峰期,总感觉家里的灯泡不是那么亮,实际上这时电网的电压运行 在较低的水平,在输出电流不变的情况下,灯泡的功率就低了,看起来也就不会那么亮了。数据中心里有不少的精密仪器,对电网运行质量 较敏感,设备长期在这种供电环境下运行,会大大缩短设备的使用寿命,增加数据中心设备故障率,有时供电的波动也会造成设备无法正常 运行,造成业务中断。

电网除了电压上的变化,还有不少其它 的影响,这些都对数据中心设备电源的运行造成了干扰。归结起来电能质量对数据中心的影响主要有以下7种情况:

1.跌落。一 般是由重载接通、电网电压低下造成的,这时供电电压出现了突然的降低。数据中心对设备要求有承受跌落的能力。衡量的标准是电压跌落 的幅度和时间,一般要求电压跌落至20%额定电压时,设备能保持正常运行0.625S。这个数据参考了UPS的切换时间,UPS的供电切换时间可以 达到几百毫秒以内,当发生跌落时,可以在UPS将供电从一路切换到另一路的时间内,设备保持正常运行。

3. 频率偏移。一般是由发电机不稳定,区域性电网故障导致。造成频率偏移主要是由于过负荷和发生谐振。频率质量是电 能质量的一个重要指标,国家电力工业技术管理法规规定,大容量电力系统的频率偏差不得超过正负0.2Hz,而国外都要求不得超过正负 0.1Hz。当频率降低时,无功功率负荷将增大,这将促使电压水平的下降。频率过低失,会造成大面积停电。当频率发生大幅度偏移时,将会 影响数据中心设备的正常工作。

6.谐波失真。一般来自整流、开关负载、开关型电源、调 速驱动等。谐波失真是指正常电流波形的一种失真,一般设备可以容忍一定程度的谐波电流,但是当谐波在总负载中所占比例较为明显时就 会出现问题。随着谐波失真的发生,往往会造成数据中心设备通信错误、过热和硬件受损。

无功功率过补偿

以上介绍的这些电网 质量问题都会对数据中心设备运行造成不良影响,有些是致命的,会给数据中心带来灾难性的后果。既然数据中心无法改变电网的质量,那 就要从自身入手,减少电网质量对设备的伤害。首先,数据中心的设备一定要接地,使设备上滤波电路能有效的滤除电网干扰。其次,数据 中心设备要远离载有大电流的导体,产生强电磁场的设备,和一些大功率的非线性负载设备隔开。再次,数据中心设备要增加前级配电保护 装置,增加电能净化设备,比如调压器、滤波器、电涌抑制器、UPS不间断电源。通过这些电能净化设备消除电网质量对数据中心设备的损害 。电网质量对设备的影响往往是潜移默化的,平时很难观察到,往往都是在设备已经发生了故障后才注意到,所以一定要增加防护措施,让 数据中心设备用上安全的电。

以上介绍的这些电网 质量问题都会对数据中心设备运行造成不良影响,有些是致命的,会给数据中心带来灾难性的后果。既然数据中心无法改变电网的质量,那 就要从自身入手,减少电网质量对设备的伤害。首先,数据中心的设备一定要接地,使设备上滤波电路能有效的滤除电网干扰。其次,数据 中心设备要远离载有大电流的导体,产生强电磁场的设备,和一些大功率的非线性负载设备隔开。再次,数据中心设备要增加前级配电保护 装置,增加电能净化设备,比如调压器、滤波器、电涌抑制器、UPS不间断电源。通过这些电能净化设备消除电网质量对数据中心设备的损害 。电网质量对设备的影响往往是潜移默化的,平时很难观察到,往往都是在设备已经发生了故障后才注意到,所以一定要增加防护措施,让 数据中心设备用上安全的电。