温馨提示：祥和节能集团首席科学家兼国家节能减碳产业创新联盟理事长、四川大学锦城学院特聘教授、节能减碳高级专家伍泽涌先生，率领祥和节能集团总工办、产品研发部、技术保障处及安装工程部的专业技术人员，按照科学、实用、通俗的原则，在国家节能减碳产业创新联盟官网及其公众号、祥和节能集团官网及其公众号、国家节能减碳产业创新联盟10大微信圈，自2019年8月9日起同时开讲，每天1讲（周六、周日、节假日除外）。敬请关注和浏览。
第七十九讲 电能污染对设备的危害
执笔者把各种电能污染对用户配电系统内所有设备、仪器仪表、线路和开关的共同危害和各自危害，集中在一起叙述，就是为了让读者朋友们充分认识电能污染对设备保护的影响有多大、危害有哪些。
①电能污染的共同危害
无论是瞬流、浪涌，还是大家十分熟悉的谐波，都会对设备构成下列五大类危害：
一是干扰通讯设备、计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。
二是引起电器自动装置误动作，甚至发生严重事故。
三是使电器设备过热、震动和噪声加大，回事绝缘的老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
四是影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共震等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。
五是导致供电系统功率损耗增加。
②各种常见电能污染的特殊危害
A.瞬流的特殊危害
除了上述电能污染的共同危害外，瞬流的特殊危害是可以破坏任何一种电器，包括任何一种工业电机、敏感电器，如电脑、通讯、证券、广播、航空指挥电器、军事指挥电器等。其具体危害有四：
一是损坏电机、电脑系统，引起线圈发热，绝缘性能降低，导致电脑硬件损坏、死机、异常；
二是破坏照明设施的镇流器，导致灯管老化或烧毁；
三是损坏设备和降低设备的性能，缩短设备使用寿命；
四是引起电能的过度消耗，增加用电量。研究表明，电器在使用过程中，会使用寿命将延长35%-40%，使设备内部温度上升，用电效率下降，电表计量不明。若没有瞬流的危害，设备的使用寿命将延长35%-40%。
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B.浪涌的特殊危害
除了上述电能污染的共同危害外，浪涌的特殊危害是引起用户设备的自动停止和启动、电脑控制系统无理由复位、电机更换、电器设备寿命缩短。其中，对敏感电子设备有下列危害：
一是灾难性危害。电机的绝缘电压为正常工作电压的2倍加1000V左右，即220伏的电机绝缘电压一般为1500伏。如果浪涌电压一次次地冲击电机的绝缘层，则可能导致电机绝缘层被击穿。也就是说，当浪涌电压超过设备所承受的能力时，这个设备就可能被真坏或烧坏。
二是累积性危害。多个小型浪涌的累积危害，导致干扰和过早老化，造成数据文件部分破坏，数据处理程序出错，接受、传输数据的错误和失效，原因不明的故障。
输出音质画面质量下降，零部件提前老化，电器寿命大大缩短。
总之，浪涌是现代自动控制设备和信息设备的常见威胁，在数据系统之中，45.3%的故障是电能质量问题引起的，而其中浪涌占了90%。
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C.谐波的特殊危害
①由于谐波不经治理是无法自然消除的，因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，使电能的利用效率降低，从而加大了电力运行成本，增加了电费的支出。
②谐波电流会影响电力系统的多个工作环节，包括变压器、中性线，还有电动机、发电机和电容器等。无功补偿电容器会因电网电压谐波畸变而产生过热，谐波将导致严重过流；谐波电流会导致变压器、电动机和备用发电机的运行温度(K参数)严重升高。中性线上的过电流（由谐波和不平衡引起）不仅会使导线温度升高，造成绝缘损坏，而且会在三相变压器线圈中产生环流，导致变压器磁滞和铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。
③电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生。
④对旋转的发电机、电动机，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗，从而降低发输电及用电设备的效率，更为严重的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳循环，导致设备无法正常工作。
⑤继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。但是，由于谐波的大量存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，引起区域（厂内）电网瓦解，造成大面积停电等恶性事故。
⑥另外，电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量(计量仪表的误差主要反映在电能表上)。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。
⑦由于谐振波的长期存在,电机等设备运行增大了振动, 使生产误差加大,降低产品的加工精度，降低产品质量。
⑧当输电线路与通讯线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，形成电场耦合和磁场耦合，谐波分量将在通讯系统内产生声频干扰，从而降低信号的传输质量，破坏信号的正常传输，不仅影响通话的清晰度，严重时将威胁通讯设备及人身安全。
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D.非线性负载所造成谐波污染
随着高精密、高复杂、高性能、高价值的高精尖的非线性污染型设备，在用户配电系统中所占比例越来越大，种类和数量越来越高，用户配电系统中的瞬流、浪涌、谐波等电能污染越来越严重，给设备保护、设备正常运行构成严重威胁。因为这些非线性污染型设备，在用户配电系统中产生各次谐波，而该谐波电流随着谐波次数的增加，谐波电流变得很小，但是频率越高的谐波电流，在配电系统中的热量越大，引起的电能浪费越多。有关机构的研究表明，一个高次谐波频率为50KHz的高次谐波，虽然其谐波电流仅1mA，但在系统中所道生的热量，等同于基波（50Hz）状态下，超过300A电流通过时，所产生的热量。一般地说，在常见的非线性污染型设备的配电系统中，往往会有无数个各种频率的高次谐波存在。尽管这些谐波电流很小，但又回起来所道生的电能损耗，严重得惊人。
根据电工学中的集肤效应学说，对于铜质导线的配电系统，若是谐波电流的频率达到1000Hz时，电流通过的导线表面深度仅为2.11mm深度。若是谐波电流的频率达上升到8000Hz时，电流通过导线的表面深度下降到0.745mm。对于纯对纯净的50Hz正弦波电流，所通过导线的表面深度则高达9.43mm。
综上所述，在非线性污染型设备的配电系统中，各种高次谐波所导致的特种集肤效应，再加上配电系统中原貌的氧化性碳膜，磁性材料受谐波干扰形成的磁滞现象，导线导体中的涡流等现象，所产生的叠加累计效应，使用户配电系统中的电能损耗高达20%以上。
祥和中央节能保护装置，通过双向阻隔内外部电能污染，抑制、滤除和吸收瞬流、浪涌、谐波，降低上述导线的特种集肤效应，并清除氧化性碳膜，从而避免导线、设备的温度上升，降低配电系统的各种损耗，从而实现节能节电。
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祥和节能集团（成都祥和云端节能设备集团有限公司），是成立于1992年的成都高新区的国家级高新技术企业，是国家节能减碳产业创新联盟与四川省节能减碳产业创新联盟的依托单位和理事长单位，荣获中国节能节电行业标杆企业称号，是工信部、商务部、国家机关事务管理局“三部局”推荐的祥和中央节能保护装置的发明者，是集用能安全与能效监测一体的祥和监测机器人的研发单位，在北京、上海、重庆、广州、青岛、合肥、西安等地拥有40多家子公司或合资公司，以“让用电更安全更省钱”为宗旨，以“致力于成为解决新时代用电问题的领先者”为愿景。专家答疑电话：13908004376 伍先生。
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