亚洲AV无码精品夜色午夜_东北精品视频91熟女_欧美日韩色污污污在线_亚洲自拍偷拍欧美激情_国产自产第一区c国产

摘要

本文檔將對與諧波電流相關(guān)的問題進(jìn)行概述，特別關(guān)注于信息技術(shù)設(shè)備。同時對國際規(guī)章中解決這些問題的方式進(jìn)行介紹。

引言

非線性負(fù)載會導(dǎo)致電力線路中出現(xiàn)諧波電流。諧波是頻率為基本線路基頻（50或60 Hz）倍數(shù)的有害電流。諧波電流可能使導(dǎo)線和變壓器過載，導(dǎo)致發(fā)熱，極端情況下會發(fā)生火災(zāi)。在信息技術(shù)電源系統(tǒng)中，了解何時應(yīng)該以及如何應(yīng)對這一問題十分重要。由于相關(guān)國際章程被廣泛采納，這一問題在很大程度上被消除了。

非線性負(fù)載

許多臺式個人電腦對交流電源表現(xiàn)為非線性負(fù)載。這是因為它們采用了稱為“電容輸入開關(guān)電源”的電源設(shè)計。 

包括服務(wù)器、路由器、集線器和存儲系統(tǒng)在內(nèi)的信息技術(shù)設(shè)備則幾乎普遍采用另一種名為“功率因數(shù)校正”的不同電源設(shè)計。這些設(shè)備對交流電源表現(xiàn)為非常好的線性負(fù)載，不會產(chǎn)生諧波電流。實際上它們是電網(wǎng)上“干凈”的負(fù)載類別之一，所產(chǎn)生的諧波電流比日光燈和變速電機等其他許多設(shè)備要低。10年以前，這些設(shè)備與個人電腦一樣是非線性負(fù)載，但它們已經(jīng)完全接受要求其采用“功率因數(shù)校正”設(shè)計進(jìn)行生產(chǎn)的國際規(guī)章。

規(guī)章

對于減少交流電源系統(tǒng)中的非線性負(fù)載量有很大的興趣。非線性負(fù)載會降低公用電力系統(tǒng)的配電能力，并使提供附近客戶的交流電波形失真，從而降低電源質(zhì)量等級。此外還存在導(dǎo)致客戶設(shè)施起火的風(fēng)險。

在20世紀(jì)80年代，公共電力企業(yè)和包括IEC（國際電工委員會）在內(nèi)的國際公約機構(gòu)注意到了電氣設(shè)備耗電量所占百分比以及此類設(shè)備采用“電容輸入開關(guān)電源”的百分比均日益提高的趨勢。日光燈、高性能空調(diào)系統(tǒng)以及個人電腦是推動這一變化的主要產(chǎn)品類別。面對這種趨勢，IEC于1982年制定了國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 555-2“在交流主要線路中的諧波注入”。該標(biāo)準(zhǔn)專門限制“非專業(yè)”設(shè)備的諧波電流注入。瑞士、日本及其他國家在IEC 555標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后很快就采用了該標(biāo)準(zhǔn)。

全球計算機產(chǎn)品供應(yīng)商們在20世紀(jì)80年代早開始感受到向已采用IEC 555-2標(biāo)準(zhǔn)的國家銷售計算機受到了限制。這種形勢促成了功率因數(shù)校正電源技術(shù)的發(fā)展。

1995年，IEC引入了經(jīng)過更新的IEC 555-2標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEC 1000-3-2。在IEC 1000-3-2中，適用范圍大大超出IEC 555-2，涵蓋了每相吸收電流不超過16A的所有設(shè)備。該標(biāo)準(zhǔn)對采用非線性開關(guān)電源的產(chǎn)品的諧波值和百分比值均增加了額外的限制。除美國和歐共體之外的許多國家采用了這一標(biāo)準(zhǔn)。歐共體在1995年稍晚時候采用了其自行制定的這一標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)版本，即EN61000-3-2，并要求設(shè)備制造商遵守名為“電磁兼容性指令”的歐共體指令之下的標(biāo)準(zhǔn)。該指令允許制造商在1998年之前采用已有的產(chǎn)品設(shè)計。后來歐共體又將這一期限延長至2001年1月1日。

該標(biāo)準(zhǔn)對諧波電流注入作如下限制：

到1995年之前，幾乎所有針對網(wǎng)絡(luò)和通信引入的新的計算機設(shè)備都符合IEC 1000-3-2。雖然并非所有國家都立即采用了這一標(biāo)準(zhǔn)，但它卻已成為延遲達(dá)標(biāo)企業(yè)要面對的強大的貿(mào)易壁壘。計算機原始設(shè)備制造商（OEM）對用于系統(tǒng)集成的OEM設(shè)備幾乎普遍規(guī)定要符合IEC 1000-3-2。這就使得IT行業(yè)在2001年1月1日期限甚至是原定的1998年期限之前事實上已百分百遵照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

美國提出了“14號修正案”對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正，“14號修正案”弱化了該標(biāo)準(zhǔn)，允許更多諧波存在。采用這一修正案的國家數(shù)量目前還不清楚。

在歐共體及其他許多國家內(nèi)銷售的產(chǎn)品必須符合EN61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)。美國尚未正式采納此標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)今所生產(chǎn)的信息技術(shù)設(shè)備普遍針對全世界應(yīng)用而設(shè)計，故要求有CE標(biāo)志并須符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。因此，除小型PC之外的IT設(shè)備普遍遵照此標(biāo)準(zhǔn)（在美國仍有不合此標(biāo)準(zhǔn)的PC在銷售）。在過去5年中，由于新型設(shè)備對老設(shè)備的自然替代，諧波在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中實際已被消除。

該標(biāo)準(zhǔn)對實際系統(tǒng)的意義

由符合IEC 1000-3-2標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備所組成的系統(tǒng)將具有以下特性：

1.當(dāng)中性線回路中高于三次的諧波總含量低于2%時，除三次諧波之外的所有諧波對中性線電流的貢獻(xiàn)均可忽略。

2.在負(fù)載不高于675W的條件下，系統(tǒng)“K”系數(shù)的理論極大值為9。如果存在更大的負(fù)載，則理論極大“K”系數(shù)將減小：

例如在2kW負(fù)載下，極大“K”系數(shù)為3。

3.如果所有回路均被加載至極大額定值，沒有負(fù)載高于675W，且所有負(fù)載產(chǎn)生的三次諧波均在規(guī)定限制內(nèi)，則理論極大中性線電流將是額定相電流值的1.7倍。如果有更大的負(fù)載，則理論極大中性線電流將相對減?。豪?，在2kW負(fù)載下，理論極大中性線電流小于相電流。

在實際的系統(tǒng)中，由于以下原因，諧波電流將低于理論值：

1.制造商必須在較寬的電壓、制造容差及負(fù)載范圍內(nèi)滿足規(guī)章要求，其結(jié)果是實際產(chǎn)品在典型運行條件下遠(yuǎn)低于規(guī)定要求。

2.某些負(fù)載采用相對相連接（特別是在美國），因此不會貢獻(xiàn)中性線電流。

在實際系統(tǒng)上進(jìn)行了試驗，以確定K系數(shù)和中性線電流要求。采用了兩個試驗系統(tǒng)。系統(tǒng)1由一系列Dell設(shè)備組成，包括4臺不同的服務(wù)器、1個磁帶庫以及1套聯(lián)網(wǎng)存儲系統(tǒng)（采用其他品牌設(shè)備也獲得了類似結(jié)果）。系統(tǒng)2由所有PC負(fù)載組成。諧波電流測量采用Fluke電力線路分析儀。K系數(shù)采用IEEE標(biāo)準(zhǔn)1100-1992計算。中性線電流容量選型系數(shù)按照加載至極大容量的三相系統(tǒng)計算。以下給出試驗結(jié)果。

應(yīng)注意到PC與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的巨大差異。注意當(dāng)PC與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備混合時，K系數(shù)和中性線選型要求低于PC所要求的值。此數(shù)據(jù)顯示，幾乎不可能構(gòu)建出要求“K”額定值高于5或要求中性線額定電流超出相電流額定值的信息技術(shù)數(shù)據(jù)中心。對于完全由PC組成的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)K系數(shù)達(dá)到11的要求，但中性線過度配置仍然沒有必要。

諧波如何使樓宇內(nèi)中性線過載并造成潛在火災(zāi)危險

三相樓宇配線由3條火線（或相線）、1條地線和1條中性線組成。單相負(fù)載連接在各火線與中性線之間。因此，中性線充當(dāng)了所有單相負(fù)載電流的“公共”回路。三相電力系統(tǒng)的一個性質(zhì)是，如果各條火線的負(fù)載基本相當(dāng)，則中性線電流將接近于零，因為各個相電流相互“不同相”。換言之，中性線內(nèi)的負(fù)載電流被“抵消”。在北美，有時樓宇配線設(shè)計會利用這種抵消作用，中性線導(dǎo)線規(guī)格小于火線。然而，計算機所產(chǎn)生的諧波電流會使此類系統(tǒng)的運行發(fā)生變化。計算機會產(chǎn)生大量的三次諧波電流。由于數(shù)學(xué)相位性質(zhì)，三次諧波電流在中性線上相互疊加而不是相互抵消。因此，在安裝有大量個人電腦的樓宇中，中性線可能承載比其設(shè)計值高得多的電流。事實上，單純中性線中的諧波電流在理論上可達(dá)電力線滿負(fù)荷額定電流的1.7倍。這是諧波和PC有關(guān)的嚴(yán)重的問題。注意上述數(shù)據(jù)顯示，盡管中性線電流不可能超過相電流，但在PC環(huán)境中中性線電流卻可能達(dá)到相電流值。因此，在辦公環(huán)境中決不允許中性線降低規(guī)格。

這一問題并非PC環(huán)境所獨有，因為還存在其他非線性負(fù)載，如日光燈鎮(zhèn)流器。不過這一問題在數(shù)據(jù)中心內(nèi)已不再顯著，因為相關(guān)規(guī)定中已要求采用功率因數(shù)校正設(shè)備（應(yīng)注意即使所有插座均為單相，多數(shù)樓宇還是采用三相配線）。

諧波使樓宇電力變壓器過載并導(dǎo)致其老化

電力變壓器采用KVA為單位標(biāo)示，設(shè)計用以承載頻率為工頻頻率（50或60 Hz）的電流。限制變壓器送電容量的是其溫升水平。變壓器內(nèi)的熱量由變壓器的固有電阻及其輸送的電流產(chǎn)生。當(dāng)電力變壓器承載諧波電流時，一種稱為“鄰近效應(yīng)”的效應(yīng)（有時會與渦流作用相混淆）將導(dǎo)致變壓器的有效電阻隨頻率提高而增大。其結(jié)果是，如果變壓器承載有顯著的諧波電流，則必須降低變壓器容量，否則它可能過熱并因絕緣老化而損壞。變壓器故障經(jīng)常是災(zāi)難性的，會釋放有害煙霧和火焰；

這可能導(dǎo)致公共設(shè)施關(guān)閉數(shù)日以及對健康和安全的多種不良后果。

這一問題出現(xiàn)需要3個條件同時發(fā)生：1）變壓器負(fù)載必須接近其容量（不常見）；2）變壓器“K”系數(shù)額定水平較差（鄰近效應(yīng)設(shè)計不佳）；3）樓宇內(nèi)的主要負(fù)載須為PC。這是真正的潛在問題，在已部署了大量PC的情況下尤其如此。需要關(guān)注的地點通常還是PC密度較高的辦公室環(huán)境，如呼叫中心。如前文所解釋的原因，這一問題在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中已不再被關(guān)注。

諧波問題的消除和緩解,有多種方式可以避免諧波問題，包括：

1.指定采用不產(chǎn)生諧波的設(shè)備

2.矯正諧波

3.過度配置中性線

4.采用K額定值的變壓器

5.指定采用不產(chǎn)生諧波的設(shè)備

對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，由于采用IEC規(guī)章，問題已被解決。對于PC則較為困難，因為大量諧波分量來自顯示器。一種方式是采

用總體吸收功率較低的PC和顯示器，例如采用液晶顯示器或筆記本電腦。這樣樓宇配線和變壓器問題均可避免。

矯正諧波

如果有UPS配合設(shè)備使用時，則在某些情況下UPS可以矯正或消除諧波。某些單相UPS（如APC Symmetra）可完全消除中性線電流。如果采用功率因數(shù)校正UPS來為一組PC供電，則諧波問題不能向上游傳遞到樓宇配線或電力變壓器。這種方式的優(yōu)勢是，它可以對現(xiàn)有樓宇進(jìn)行改造，并可和現(xiàn)有負(fù)載一起使用。此方式也可對配線和變壓器問題進(jìn)行矯正。對于其他類型的負(fù)載，如諧波治理規(guī)章，未涵蓋的大型工業(yè)電機變頻器，可采用在諧波產(chǎn)生處附近吸收諧波的專門產(chǎn)品。

過度配置中性線

在現(xiàn)代設(shè)施中，中性線總是應(yīng)被設(shè)計為與電力線相同的容量（或更大）。這與允許降低中性線規(guī)格的電氣規(guī)范大

不相同。對于呼叫中心等大型個人電腦負(fù)載應(yīng)用，一種合適的設(shè)計是規(guī)定中性線超出相線容量約50%（在美國為2級規(guī)格，即如果相線為8級規(guī)格，中性線就應(yīng)為6級規(guī)格）。對于辦公室機柜內(nèi)的配線應(yīng)予以特別注意。這種方法可保護(hù)樓宇配線，但對保護(hù)變壓器沒有幫助。

用K額定值的變壓器

在PC密度高的現(xiàn)代辦公設(shè)施中包含“K”額定值至少為9的變壓器應(yīng)被使用。這些變壓器被專門設(shè)計以耐受諧波電流。對于數(shù)據(jù)中心，“K”額定值為9的變壓器, 有向確保由原傳統(tǒng)負(fù)載、PC負(fù)載或照明負(fù)載組成的數(shù)據(jù)中心部分的諧波承載能力。

結(jié)論

國際規(guī)章已對計算系統(tǒng)的電力需求產(chǎn)生了顯著的影響。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備曾被理所當(dāng)然地指責(zé)為“電力污染”，并會因變壓器和配線過熱而造成火災(zāi)，現(xiàn)在卻已經(jīng)轉(zhuǎn)型成為現(xiàn)代商業(yè)或工業(yè)設(shè)施中“干凈”的負(fù)載之一。數(shù)據(jù)中心設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中要求采用雙重中性線或K20變壓器造成不必要的開支，應(yīng)加以更新。