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什么是浪涌电压

日期:2019-9-19 9:52:08  人气指数:132
      浪涌电压是电网上突发的瞬间电压变化,时间很短,一般在几十微秒,幅度可以达到数千伏。浪涌电压是现代电网上最常见的电能质量问题之一,对现代化的自动控制设备和信息设备造成了严重的威胁。IBM公司研究了各种危害信息设备的因素,结果入图1所示。

      根据IBM公司的调查,数据系统的故障原因中,45.3%是由于电能质量导致的,而其中浪涌电压占到90%。因此,对于电子信息系统合自动控制系统,解决了浪涌电压防护的问题,数据系统的可靠性就会大大提高。

图1 数据系统故障的原因统计

      浪涌电压的产生原因有两个,一个是雷电,另一个是电网上的大型负荷接通或断开(包括补偿电容的投切)时产生的。其中,后者占到浪涌现象的80%以上,图2是在某个工厂监测到的电压波形,可见浪涌电压出现的频度很高。

图2 浪涌电压

      过去,人们对浪涌电压的危害局限在雷电导致绝缘损坏的范围内,对于浪涌导致的系统误动作几乎没有概念。因为这种短暂的变化对传统的电力负荷几乎没有任何影响。唯一的不良影响是,可能对负荷的电气绝缘造成损伤。

      现在,人们越来越关注浪涌电压对制造系统、信息系统造成的影响。这主要是因为,现代工业的核心是自动化,自动化依靠计算机(常用就是PLC,这是一种通用的工业计算机)来控制。计算机对于浪涌电压十分敏感。浪涌电压是导致计算机误动作、数据丢失的主要原因。

      浪涌电压也会导致计算机软损伤,软损伤就是计算机受到浪涌电压作用后,可靠性降低,寿命缩短。浪涌电压导致现代化制造系统出现的故障主要包括:

      1.存储器内数据丢失
      2.I/O接口电路复位,导致控制过程中断
      3.线路板上的器件损坏
      4.预置的校准值漂移
      5.程序跑飞、系统死锁
      6.变频器、直流电机驱动器等的输入整流模块故障
      7.控制器发出错误指令,导致系统误动作

      浪涌电压之所以会造成控制设备、信息设备的误动作甚至损坏,主要因为浪涌电压会导致直流母线电压升高。以变频器为例,图3(a)所示的是母线上的
无功补偿电容投切时产生的浪涌电压,图3(b)所示的是变频器直流母线上出现的浪涌电压,变频器母线上的电压变化,电压超过了过压报警线,变频器会进入过压保护状态。

      类似于电容投切浪涌这种内部电网上产生的浪涌电压虽然十分频繁,但是幅度较小,最大的危害是导致设备误动作,很少导致设备损坏。但是雷电导致的浪涌电压,如图3(c)所示,其幅度很高,可能会导致电子设备的硬件损坏。

图3 浪涌电压

      浪涌防护是现代制造系统、信息系统中必须考虑的问题。

      需要注意的是,浪涌保护的标准也发生了巨大的变化。传统的浪涌保护措施,只要保护电气设备的绝缘不被浪涌电压损坏即可。而现代浪涌保护措施,要确保控制系统、信息系统在浪涌电压的条件下,不会出现误动作。最近,发生在高铁上的重大事故,据说是因为天气恶劣,导致信号系统出现误动作。这有可能是雷电导致的浪涌电压使信号系统出现误动作。因此,在进行现代化的自动系统集成时,必须充分考虑浪涌电压的防护。

      能够对自动控制系统和信息系统提供可靠浪涌保护的设备叫做"正弦波跟踪浪涌保护器"。使用这种设备,不仅能够保护电气设备的绝缘不被损坏,还能够保证控制设备、信息设备的可靠工作。事实证明,在浪涌保护方面的投资会通过减少设备损坏、降低维护成本、延长系统正常工作时间等途径很快收回。从维护系统的安全可靠运行的角度,安装浪涌保护器是十分必要的。

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