溫馨提示：祥和節能集團首席科學家兼國家節能減碳產業創新聯盟理事長、四川大學錦城學院特聘教授、節能減碳高級專家伍澤涌先生，率領祥和節能集團總工辦、產品研發部、技術保障處及安裝工程部的專業技術人員，按照科學、實用、通俗的原則，在國家節能減碳產業創新聯盟官網及其公眾號、祥和節能集團官網及其公眾號、國家節能減碳產業創新聯盟10大微信圈，自2019年8月9日起同時開講，每天1講（周六、周日、節假日除外）。敬請關注和瀏覽。
第七十九講 電能污染對設備的危害
執筆者把各種電能污染對用戶配電系統內所有設備、儀器儀表、線路和開關的共同危害和各自危害，集中在一起敘述，就是為了讓讀者朋友們充分認識電能污染對設備保護的影響有多大、危害有哪些。
①電能污染的共同危害
無論是瞬流、浪涌，還是大家十分熟悉的諧波，都會對設備構成下列五大類危害：
一是干擾通訊設備、計算機系統等電子設備的正常工作，造成數據丟失或死機。
二是引起電器自動裝置誤動作，甚至發生嚴重事故。
三是使電器設備過熱、震動和噪聲加大，回事絕緣的老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。
四是影響無線電發射系統、雷達系統、核磁共震等設備的工作性能，造成噪聲干擾和圖像紊亂。
五是導致供電系統功率損耗增加。
②各種常見電能污染的特殊危害
A.瞬流的特殊危害
除了上述電能污染的共同危害外，瞬流的特殊危害是可以破壞任何一種電器，包括任何一種工業電機、敏感電器，如電腦、通訊、證券、廣播、航空指揮電器、軍事指揮電器等。其具體危害有四：
一是損壞電機、電腦系統，引起線圈發熱，絕緣性能降低，導致電腦硬件損壞、死機、異常；
二是破壞照明設施的鎮流器，導致燈管老化或燒毀；
三是損壞設備和降低設備的性能，縮短設備使用壽命；
四是引起電能的過度消耗，增加用電量。研究表明，電器在使用過程中，會使用壽命將延長35%-40%，使設備內部溫度上升，用電效率下降，電表計量不明。若沒有瞬流的危害，設備的使用壽命將延長35%-40%。
祥和中央節能保護裝置
B.浪涌的特殊危害
除了上述電能污染的共同危害外，浪涌的特殊危害是引起用戶設備的自動停止和啟動、電腦控制系統無理由復位、電機更換、電器設備壽命縮短。其中，對敏感電子設備有下列危害：
一是災難性危害。電機的絕緣電壓為正常工作電壓的2倍加1000V左右，即220伏的電機絕緣電壓一般為1500伏。如果浪涌電壓一次次地沖擊電機的絕緣層，則可能導致電機絕緣層被擊穿。也就是說，當浪涌電壓超過設備所承受的能力時，這個設備就可能被真壞或燒壞。
二是累積性危害。多個小型浪涌的累積危害，導致干擾和過早老化，造成數據文件部分破壞，數據處理程序出錯，接受、傳輸數據的錯誤和失效，原因不明的故障。
輸出音質畫面質量下降，零部件提前老化，電器壽命大大縮短。
總之，浪涌是現代自動控制設備和信息設備的常見威脅，在數據系統之中，45.3%的故障是電能質量問題引起的，而其中浪涌占了90%。
祥和集團總部
C.諧波的特殊危害
①由于諧波不經治理是無法自然消除的，因此大量諧波電壓電流在電網中游蕩并積累疊加導致線路損耗增加、電力設備過熱，使電能的利用效率降低，從而加大了電力運行成本，增加了電費的支出。
②諧波電流會影響電力系統的多個工作環節，包括變壓器、中性線，還有電動機、發電機和電容器等。無功補償電容器會因電網電壓諧波畸變而產生過熱，諧波將導致嚴重過流；諧波電流會導致變壓器、電動機和備用發電機的運行溫度(K參數)嚴重升高。中性線上的過電流（由諧波和不平衡引起）不僅會使導線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產生環流，導致變壓器磁滯和銅耗增加，所以變壓器在嚴重的諧波負荷下將產生局部過熱，噪聲增大，從而加速絕緣老化，大大縮短了變壓器、電動機的使用壽命，降低供電可靠性，極有可能在生產過程中造成斷電的嚴重后果。
③電網中含有大量的諧波源（變頻或整流設備）以及電力電容器、變壓器、電纜、電動機等負荷，這些電氣設備處于經常的變動之中，極易構成串聯或并聯的諧振條件。當電網參數配合不利時，在一定的頻率下，形成諧波振蕩，產生過電壓或過電流，危及電力系統的安全運行，如不加以治理極易引發輸配電事故的發生。
④對旋轉的發電機、電動機，由于諧波電流或諧波電壓在定子繞組、轉子回路及鐵芯中產生附加損耗，從而降低發輸電及用電設備的效率，更為嚴重的是諧波振蕩容易使汽輪發電機產生震蕩力矩，可能引起機械共振，造成汽輪機葉片扭曲及產生疲勞循環，導致設備無法正常工作。
⑤繼電保護自動裝置對于保證電網的安全運行具有十分重要的作用。但是，由于諧波的大量存在，易使電網的各類保護及自動裝置產生誤動或拒動，特別在廣泛應用的微機保護、綜合自動化裝置中表現突出，引起區域（廠內）電網瓦解，造成大面積停電等惡性事故。
⑥另外，電網諧波將使測量儀表、計量裝置產生誤差，達不到正確指示及計量(計量儀表的誤差主要反映在電能表上)。斷路器開斷諧波含量較高的電流時，斷路器的遮斷能力將大大降低，造成電弧重燃，發生短路，甚至斷路器爆炸。
⑦由于諧振波的長期存在,電機等設備運行增大了振動, 使生產誤差加大,降低產品的加工精度，降低產品質量。
⑧當輸電線路與通訊線路平行或相距較近時，由于兩者之間存在靜電感應和電磁感應，形成電場耦合和磁場耦合，諧波分量將在通訊系統內產生聲頻干擾，從而降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳輸，不僅影響通話的清晰度，嚴重時將威脅通訊設備及人身安全。
祥和系列節能監測設備
D.非線性負載所造成諧波污染
隨著高精密、高復雜、高性能、高價值的高精尖的非線性污染型設備，在用戶配電系統中所占比例越來越大，種類和數量越來越高，用戶配電系統中的瞬流、浪涌、諧波等電能污染越來越嚴重，給設備保護、設備正常運行構成嚴重威脅。因為這些非線性污染型設備，在用戶配電系統中產生各次諧波，而該諧波電流隨著諧波次數的增加，諧波電流變得很小，但是頻率越高的諧波電流，在配電系統中的熱量越大，引起的電能浪費越多。有關機構的研究表明，一個高次諧波頻率為50KHz的高次諧波，雖然其諧波電流僅1mA，但在系統中所道生的熱量，等同于基波（50Hz）狀態下，超過300A電流通過時，所產生的熱量。一般地說，在常見的非線性污染型設備的配電系統中，往往會有無數個各種頻率的高次諧波存在。盡管這些諧波電流很小，但又回起來所道生的電能損耗，嚴重得驚人。
根據電工學中的集膚效應學說，對于銅質導線的配電系統，若是諧波電流的頻率達到1000Hz時，電流通過的導線表面深度僅為2.11mm深度。若是諧波電流的頻率達上升到8000Hz時，電流通過導線的表面深度下降到0.745mm。對于純對純凈的50Hz正弦波電流，所通過導線的表面深度則高達9.43mm。
綜上所述，在非線性污染型設備的配電系統中，各種高次諧波所導致的特種集膚效應，再加上配電系統中原貌的氧化性碳膜，磁性材料受諧波干擾形成的磁滯現象，導線導體中的渦流等現象，所產生的疊加累計效應，使用戶配電系統中的電能損耗高達20%以上。
祥和中央節能保護裝置，通過雙向阻隔內外部電能污染，抑制、濾除和吸收瞬流、浪涌、諧波，降低上述導線的特種集膚效應，并清除氧化性碳膜，從而避免導線、設備的溫度上升，降低配電系統的各種損耗，從而實現節能節電。
祥和監測機器人
祥和節能集團（成都祥和云端節能設備集團有限公司），是成立于1992年的成都高新區的國家級高新技術企業，是國家節能減碳產業創新聯盟與四川省節能減碳產業創新聯盟的依托單位和理事長單位，榮獲中國節能節電行業標桿企業稱號，是工信部、商務部、國家機關事務管理局“三部局”推薦的祥和中央節能保護裝置的發明者，是集用能安全與能效監測一體的祥和監測機器人的研發單位，在北京、上海、重慶、廣州、青島、合肥、西安等地擁有40多家子公司或合資公司，以“讓用電更安全更省錢”為宗旨，以“致力于成為解決新時代用電問題的領先者”為愿景。專家答疑電話：13908004376 伍先生。
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