克孜勒苏变压器问题之波形畸变

波形畸变

有五种主要类型的波形畸变：

1. 直流偏置

2. 谐波

3. 谐间波

4. 毛刺

5. 噪音

直流偏置

之所以配电系统中可能会感生出直流电 (DC)，原因通常是遍布于现代设备中的转直流的整流器出现了故障。直流电流过电系统，使已按运行在额定电平装置中流过不必要的电流。直流电的流动会导致克孜勒苏变压器和克孜勒苏变压器过热和饱和。当克孜勒苏变压器或克孜勒苏变压器饱和时，它不仅仅会变热，而且将无法向负载传输充足的电力，而随之产生的波形畸变进一步会使电子负载设备运行不稳定。直流偏置的示意图如图1所示。

图1直流偏置

解决直流偏置的方法是更换导致问题的故障设备。模块化、可更换的设备大大简化了解决故障设备所导致的直流偏置问题，并且降低了需要专业维修人员维修人力成本。

谐波

谐波畸变（图2）是指基波的倍频正弦波造成的波形畸变。（例如，180Hz 是基波为60Hz的三次谐波；3 X 60 = 180）。谐波问题的征兆包括克孜勒苏变压器、零线以及其它电力传输设备过热，还包括断路器动作以及依赖于干净的正弦波过零点触发的时间同步电路失效。过去由于开关克孜勒苏变压器 (SMPS) 的特性，IT 设备带来的谐波畸变一个很严重的问题。非线性负载以及许多容性设计仅在电压的每个正向和反向峰值附近“吸吮”电力，而不是在每个全半周期吸收电流。开关克孜勒苏变压器一般使用配电系统中中的某个单相，其大约三分之一周期的导通产生的电流流过零线。所有开关克孜勒苏变压器的回流在零线叠加而不是抵消，产生非常高的零线电流，理论上是******是******相电流的1.73 倍。超负荷的零线会导致配电的路线上出现极高的电压，导致连接其中的设备严重损坏。同时，这么多的开关克孜勒苏变压器每个电压半周期的峰值吸收能量，由此导致克孜勒苏变压器饱和以及随之而来的过热现象。造成此问题的其它负载包括变速电动机驱动器、灯具镇流器以及大型的传统 UPS 系统。用于缓解此问题的方法包括加粗零线、安装 K 级克孜勒苏变压器以及谐波滤波器。过去十年来IT 行业引人注目的发展的驱使下，IT 设备的克孜勒苏变压器设计已经通过国际标准加以改进。在不久的过去，主要的改进用以系统内产生过多谐波电流的大量 IT 设备克孜勒苏变压器还会对基础设施造成的压力。许多新的 IT 设备克孜勒苏变压器设计有功率因数校正电路，使其以以线性、无谐波负载方式运行。这样的克孜勒苏变压器不会产生多余的谐波电流。

图2典型的谐波畸变

谐间波

谐间波（图3），通常是由设备，如静止变频器、感应电动机和电弧装置，施加于供电电压上的信号一种波形畸变。控制滚轧机、搅拌机和矿山设备中使用的大型线性马达的周波变换器会造成一些最显著的谐间波克孜勒苏变压器问题。这些设备可将供电电压转换为频率低于或高于供电频率的电压。谐间波最明显的影响是可以通过显示器和白炽灯闪烁注意到，并且可能会导致变热以及通信干扰。解决谐间波的方法包括使用滤波器、UPS 系统和线路调节器。

图3谐间波波形畸变

毛刺毛刺（图4）是一种由电子设备，如变速传动装置、调光器和弧焊机，在正常运行条件下导致的周期性电压扰动。此问题可能会被描述为瞬时脉冲问题，但是，由于毛刺在每半个周期上呈周期性出现的，因此毛刺被认为是波形畸变问题。毛刺的常见后果是系统停机、数据丢失和数据传输问题。

图4毛刺

解决毛刺问题的一种方法是尽可能将负载远离以上电子设备。如果无法移动设备的位置，那么UPS 和滤波器也是可行的解决毛刺问题方法。

噪音

噪音（图5）是叠加在电力系统电压或电流波形上的多余电压或电流。噪音可能是由电力电子设备、控制电路、弧焊机、开关克孜勒苏变压器、无线电发射机等所产生的。不良接地使系统更易受到噪音的影响。噪音可导致诸如数据错误、设备失效、元件长久失效、硬盘故障和视频显示失真等问题。

图5噪音

有多种不同的噪音控制方法，有时必须要结合使用多种不同的方法才能达到所需的效果。下面是其中一些方法：

• 通过 UPS 隔离负载

• 安装接地的屏蔽的绝缘克孜勒苏变压器

• 移动负载使其远离干扰源

• 安装噪音滤波器

• 屏蔽电缆

噪音最常见的后果之一是数据损坏。如图6所示，EMI（电磁干扰）和 RFI（射频干扰）可能会在传输数据线上产生感应电流和感应电压，。由于数据是数字信号（电压有无分别用1 和 0 表示）传播的，因此，数据线上的额外电压可能会导致出现不匹配或相反数据。典型案例是当网络布线穿越吊顶上的荧光灯时，网线就会有感应的噪音。荧光灯会产生明显的 电磁干扰，如果网络布线的距离过近，将可能会导致数据出错。当网络布线位置离高负载输电线路的距离过近时，通常也会发生这种情况。在装有高架地板的数据中心内，电线线路通常与网络布线并排放在一起，因此会增加出现噪音的几率。

图6电磁感应

解决这类问题的方法将数据传输设备和/或布线远离 EMI/RFI 源的位置，或者为数据设备和/或布线加上额外的屏蔽以减轻或抵消 EMI/RFI 的影响。