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【摘 要】随着现代科学技术的快速发展，计算机控制系统的大量使用，使生产设备的自动化、智能化程度日益提高，同时也对生产设备的供电质量提出了更高的要求，特别是预防电网过电压问题。因电子器件的耐过电压能力差，电网过电压严重影响现代生产设备的正常使用。
【关键词】科学技术;计算机控制系统;电网
0.前言
我公司近年来数控机床、计算机加工中心等电气控制复杂的设备逐渐增多，电网过电压的危害性愈为突出。因此有必要对电网过电压及其防止方法作一简单的介绍。电源过电压产生的原因众多，主要有大气雷击过电压、感应雷电过电压及设备内部原因产生的过电压。大气雷电产生的过电压幅值大(为正常电压的几倍甚至几十倍)，对电网的冲击大，但因电网设置了多重避雷装置及防过电压措施，对220/380V的低压用电设备影响不大，故在此 www.51lunwen.com不予讨论。而用电设备在使用中自身产生的过电压，因其在220/380V的低压系统或6kv系统经变压器馈至220/380v的低压系统中，虽过电压幅值不大(为正常电压的1.6倍甚至3倍)，持续时间极短，但产生的机率很高，对低压用电设备影响很大。特别是对数控机床、采用计算机控制系统的加工中心等设备危害严重。
1.低压电网中，用电设备自身过电压产生的原因及防止措施
1.1产生原因6kV真空断路器开断时的截流过电压
该过电压因真空断路器的分断，经变压器馈至220/380v的低压系统，危害低压用电设备。真空断路器因其优良的灭弧性能，高电气恢复强度，优异的频繁操作性能，无污染、防火、防爆、无需维修、体积小等优点，现已广泛应用于中压系统中。我公司原使用的6kv少油断路器现已全部更新为真空断路器。真空断路器开断交流电源时，由于其极强的灭弧能力，在电流尚未到达自然零点时，电弧已熄灭，电流被强迫截断，这就是截流现象。由于电流被截断，电感负荷上剩余的磁场能就会转化为电场能，引起截流过电压。截流过电压的大小与负荷的电感量成正比，低压回路的电感量越大，过电压越大，对低压用电设备的危害越大。
1.2防止措施
(1)采用较长的高压出线连接电缆，因电缆有分布电容存在，电缆越长，电容就越大，因而抑制截流过电压的作用越显著。一般当连接电缆的长度超过一定长度时，根据理论计算及经验该连接电缆的长度约100om，其电缆的分布电容量为0.3林F，就可以将截流过电压限制在系统的允许值以下。但我公司降压站与各车间变压器室的距离是固定的，6kv高压输电电缆的长度均不超过1000m，因此抑制截流过电压的效果不明显，需要采取其它的技术措施抑制截流过电压。
(2)在负荷侧相对地加装并联电容器，并联电容器容量越大，限制截流过电压的效果越明显，一般该并联电容器的容量约0.3协F就可以有效地抑制截流过电压。使截流过电压限制到系统允许的水平以下。
(3)负荷低压侧相对地加装金属氧化物避雷器(简称MOA)，加装MOA是一种限制真空断路器截流过电压的有效方法。一般来说该MOA是限制过电压而非防雷电的。从现有条件看，变压器低压侧均可加装MOA，以抑制过电压。
2.谐波对电网的污染及晶闸管关断瞬间过电压
2.1产生原因
谐波主要由晶闸管整流装置、晶闸管逆变反馈电源、电焊机、变压器等非线性用电设备产生的高次谐波(主要是三次、五次交流谐波)对电源的污染，引起电源电压波形畸变，使原正弦波的电压带有尖刺，该尖刺电压峰值可达原电压的2-3倍，虽其持续时间短，但过高的电压冲击容易损坏邻近用电设备的电气控制板。如一台进口的德国机床稳压电源的损坏，就因为附近的电测功器反馈电压的三次、五次等高次谐波对电网污染而造成的。另外晶闸管、续流二极管由导通转为关断瞬间产生过电压，该过电压称换流(相)过电压，具有持续时间短、尖峰电压高的特点，易使电气设备、电子元件的耐仄绝缘击穿。
2.2防止措施
(1)对安装使用晶闸管装置、整流装置、非线性设备的用户，其功率较大(从我公司的情况来看，约30～50kw)，必须增设滤波装置，就近吸收高次谐波。对容量超过50kw的大功率电气设备必须单独设置三次、五次等奇次的谐波吸收装置。对大功率的电解、电镀的整流设备，必须尽量增加整流电源相数，以减少电源的谐波分量。
(2)对晶闸管、续流二极管产生的换流(相)过电压，其抑制和防护方法的基本点是设置能量的消散通道，减慢能量释放速度，降低di/di变化率。主要方法是设置R-C过电压吸收保护电路，电容‘吸收尖峰过电压。正确的电容量选择，可使换流过电压限制在电源允许范围内，电阻R可消耗换流的电场能量，减小关断时的di尬变化率。另外R-C电路的设置要尽量靠近晶闸管等整流元件，引线要短，电阻最好采用无感电阻，这样保护效果较好。对于要求较高的晶闸管电路，抑制过电压不仅在元件侧设置保护装置，还应在电路的交流侧及直流侧分别设置R-C保护电路、硒堆和压敏电阻等过电压吸收装置。
(3)合理控制可控硅装置的使用数量，大功率的可控硅装置采用单独的供电线路或直接接于电源低压侧，以减小对邻近设备的影响。另外电测功装置、逆变装置的电能反馈采用变压器直接反馈至6kv电网系统，反馈变压器采用△厅接线或Y/△接线，以抑制高次谐波，减小反馈电压对220/380v低压电网的影响。如新建的柴油机试验室电测功装置其电能反馈就采用变压器直接反馈至6kV电网系统。另外对谐波要求较高时，可在反馈变压器的高压、低压侧分别安装滤波装置。
3.大容量低压开关的通断引起的电源过电压
3.1产生原因
大容量低压开关是指车间低压室电源总开关、单独生产线总供电开关等。因大容量总开关其供电的低压负荷较多，在开关的通断时感性低压用电设备产生感应反电势，该感应反电势反映至电源侧引起过电压。随着用电设备电感越大，过电压越高，对邻近设备的电气绝缘介质、电子元件的危害越严重。特别是危害数控机床电源控制板及计算机控制的设备。上述过电压我们称之为电源冲击过电压。如有一次全公司停电，当恢复供电时因机加工车间的设备电源总开关处于接通状态，低压室总开关的突然合闸产生的电源冲击过电压使数台数控加工中心的电气控制线路板损坏，严重影响产生的正常进行。
3.2限制方法
(1)合理配置低压电容补偿装置。采用低压集中补偿与大功率设备就地补偿的方法，功率因数一般补偿至0.85～0.9，以提高供电电压品质，降低无功电流，减少损耗，提高电能的利用率。另外补偿电容平衡低压电源的电感负荷，限制电源冲击过电压的产生。
(2)对各车间现在使用的老式淘汰的大电流低压开关(如Dw10型低压断路器、DZ10型空气开关等)应安排计划逐步更新，采用高性能的低压开关(DW15型断路器、ME型断路器.、CMI型空气开关)。这样一方面提高了供电可靠性，另一方面高性能的开关其分合性能好、灭弧能力强，操作可靠方便，可减小开关通断引起的电源过电压。
4.大功率三相电源稳压器在瞬时通电时的过电压我公司现使用的稳压器均为自动补偿式调压稳压器
该稳压器主要由补偿变压器、接触式调压器、取样反馈装置、检测比较装置、伺服控制器等组成。工作原理为反馈检测比较装置测量的电压偏差信号经放大后，驱动伺服电机调节接触式调压器，从而改变电压补偿量以达到维持输出电压的稳定。该稳压器效率较高，在正常情况下稳压效果较好。但在通电时因存在输出响应时间，瞬时的输出有过电压。因此采用大功率三相电源稳压器时，一定要先开稳压器，经2-3的稳压，待稳压器输出电压稳定后，再开动稳压器后面的用电设备。
【关键词】科学技术;计算机控制系统;电网
0.前言
我公司近年来数控机床、计算机加工中心等电气控制复杂的设备逐渐增多，电网过电压的危害性愈为突出。因此有必要对电网过电压及其防止方法作一简单的介绍。电源过电压产生的原因众多，主要有大气雷击过电压、感应雷电过电压及设备内部原因产生的过电压。大气雷电产生的过电压幅值大(为正常电压的几倍甚至几十倍)，对电网的冲击大，但因电网设置了多重避雷装置及防过电压措施，对220/380V的低压用电设备影响不大，故在此 www.51lunwen.com不予讨论。而用电设备在使用中自身产生的过电压，因其在220/380V的低压系统或6kv系统经变压器馈至220/380v的低压系统中，虽过电压幅值不大(为正常电压的1.6倍甚至3倍)，持续时间极短，但产生的机率很高，对低压用电设备影响很大。特别是对数控机床、采用计算机控制系统的加工中心等设备危害严重。
1.低压电网中，用电设备自身过电压产生的原因及防止措施
1.1产生原因6kV真空断路器开断时的截流过电压
该过电压因真空断路器的分断，经变压器馈至220/380v的低压系统，危害低压用电设备。真空断路器因其优良的灭弧性能，高电气恢复强度，优异的频繁操作性能，无污染、防火、防爆、无需维修、体积小等优点，现已广泛应用于中压系统中。我公司原使用的6kv少油断路器现已全部更新为真空断路器。真空断路器开断交流电源时，由于其极强的灭弧能力，在电流尚未到达自然零点时，电弧已熄灭，电流被强迫截断，这就是截流现象。由于电流被截断，电感负荷上剩余的磁场能就会转化为电场能，引起截流过电压。截流过电压的大小与负荷的电感量成正比，低压回路的电感量越大，过电压越大，对低压用电设备的危害越大。
1.2防止措施
(1)采用较长的高压出线连接电缆，因电缆有分布电容存在，电缆越长，电容就越大，因而抑制截流过电压的作用越显著。一般当连接电缆的长度超过一定长度时，根据理论计算及经验该连接电缆的长度约100om，其电缆的分布电容量为0.3林F，就可以将截流过电压限制在系统的允许值以下。但我公司降压站与各车间变压器室的距离是固定的，6kv高压输电电缆的长度均不超过1000m，因此抑制截流过电压的效果不明显，需要采取其它的技术措施抑制截流过电压。
(2)在负荷侧相对地加装并联电容器，并联电容器容量越大，限制截流过电压的效果越明显，一般该并联电容器的容量约0.3协F就可以有效地抑制截流过电压。使截流过电压限制到系统允许的水平以下。
(3)负荷低压侧相对地加装金属氧化物避雷器(简称MOA)，加装MOA是一种限制真空断路器截流过电压的有效方法。一般来说该MOA是限制过电压而非防雷电的。从现有条件看，变压器低压侧均可加装MOA，以抑制过电压。
2.谐波对电网的污染及晶闸管关断瞬间过电压
2.1产生原因
谐波主要由晶闸管整流装置、晶闸管逆变反馈电源、电焊机、变压器等非线性用电设备产生的高次谐波(主要是三次、五次交流谐波)对电源的污染，引起电源电压波形畸变，使原正弦波的电压带有尖刺，该尖刺电压峰值可达原电压的2-3倍，虽其持续时间短，但过高的电压冲击容易损坏邻近用电设备的电气控制板。如一台进口的德国机床稳压电源的损坏，就因为附近的电测功器反馈电压的三次、五次等高次谐波对电网污染而造成的。另外晶闸管、续流二极管由导通转为关断瞬间产生过电压，该过电压称换流(相)过电压，具有持续时间短、尖峰电压高的特点，易使电气设备、电子元件的耐仄绝缘击穿。
2.2防止措施
(1)对安装使用晶闸管装置、整流装置、非线性设备的用户，其功率较大(从我公司的情况来看，约30～50kw)，必须增设滤波装置，就近吸收高次谐波。对容量超过50kw的大功率电气设备必须单独设置三次、五次等奇次的谐波吸收装置。对大功率的电解、电镀的整流设备，必须尽量增加整流电源相数，以减少电源的谐波分量。
(2)对晶闸管、续流二极管产生的换流(相)过电压，其抑制和防护方法的基本点是设置能量的消散通道，减慢能量释放速度，降低di/di变化率。主要方法是设置R-C过电压吸收保护电路，电容‘吸收尖峰过电压。正确的电容量选择，可使换流过电压限制在电源允许范围内，电阻R可消耗换流的电场能量，减小关断时的di尬变化率。另外R-C电路的设置要尽量靠近晶闸管等整流元件，引线要短，电阻最好采用无感电阻，这样保护效果较好。对于要求较高的晶闸管电路，抑制过电压不仅在元件侧设置保护装置，还应在电路的交流侧及直流侧分别设置R-C保护电路、硒堆和压敏电阻等过电压吸收装置。
(3)合理控制可控硅装置的使用数量，大功率的可控硅装置采用单独的供电线路或直接接于电源低压侧，以减小对邻近设备的影响。另外电测功装置、逆变装置的电能反馈采用变压器直接反馈至6kv电网系统，反馈变压器采用△厅接线或Y/△接线，以抑制高次谐波，减小反馈电压对220/380v低压电网的影响。如新建的柴油机试验室电测功装置其电能反馈就采用变压器直接反馈至6kV电网系统。另外对谐波要求较高时，可在反馈变压器的高压、低压侧分别安装滤波装置。
3.大容量低压开关的通断引起的电源过电压
3.1产生原因
大容量低压开关是指车间低压室电源总开关、单独生产线总供电开关等。因大容量总开关其供电的低压负荷较多，在开关的通断时感性低压用电设备产生感应反电势，该感应反电势反映至电源侧引起过电压。随着用电设备电感越大，过电压越高，对邻近设备的电气绝缘介质、电子元件的危害越严重。特别是危害数控机床电源控制板及计算机控制的设备。上述过电压我们称之为电源冲击过电压。如有一次全公司停电，当恢复供电时因机加工车间的设备电源总开关处于接通状态，低压室总开关的突然合闸产生的电源冲击过电压使数台数控加工中心的电气控制线路板损坏，严重影响产生的正常进行。
3.2限制方法
(1)合理配置低压电容补偿装置。采用低压集中补偿与大功率设备就地补偿的方法，功率因数一般补偿至0.85～0.9，以提高供电电压品质，降低无功电流，减少损耗，提高电能的利用率。另外补偿电容平衡低压电源的电感负荷，限制电源冲击过电压的产生。
(2)对各车间现在使用的老式淘汰的大电流低压开关(如Dw10型低压断路器、DZ10型空气开关等)应安排计划逐步更新，采用高性能的低压开关(DW15型断路器、ME型断路器.、CMI型空气开关)。这样一方面提高了供电可靠性，另一方面高性能的开关其分合性能好、灭弧能力强，操作可靠方便，可减小开关通断引起的电源过电压。
4.大功率三相电源稳压器在瞬时通电时的过电压我公司现使用的稳压器均为自动补偿式调压稳压器
该稳压器主要由补偿变压器、接触式调压器、取样反馈装置、检测比较装置、伺服控制器等组成。工作原理为反馈检测比较装置测量的电压偏差信号经放大后，驱动伺服电机调节接触式调压器，从而改变电压补偿量以达到维持输出电压的稳定。该稳压器效率较高，在正常情况下稳压效果较好。但在通电时因存在输出响应时间，瞬时的输出有过电压。因此采用大功率三相电源稳压器时，一定要先开稳压器，经2-3的稳压，待稳压器输出电压稳定后，再开动稳压器后面的用电设备。