[科普中國]-電壓突波

電壓突波是指當(dāng)電源所接負(fù)載設(shè)備中，附近高電流的設(shè)備在關(guān)機(jī)后，在電力的運送中會造成慣性的突波。一般計算機(jī)或精密設(shè)備均有設(shè)計一定的電壓范圍，以接受此種狀況之發(fā)生。但若此電壓突波超過所設(shè)范圍將會損壞設(shè)備組件而導(dǎo)致故障與壽命減短。

簡介電壓突波的現(xiàn)象是一種瞬時的現(xiàn)象其瞬時頻率介于數(shù)kHz至數(shù)十kHz之間，且瞬時頻率與系統(tǒng)電容成反比，尤其在極少電容量之開關(guān)切換其瞬時頻率相對比較高。電壓突波的方式及類型有很多種，較常見且對于電力系統(tǒng)影響較大的有下列四種：高壓開關(guān)動作時所引起之突波；各種負(fù)載設(shè)備在投入與切離所產(chǎn)生之電力電弧；電力系統(tǒng)中電容組開關(guān)動作時所產(chǎn)生之開關(guān)突波；斷路器再清除故障時開關(guān)動作所引起之瞬時突波。對于電壓突波，設(shè)備都會突波保護(hù)器防止電壓突波損壞設(shè)備組件，常見的的保護(hù)器有電壓突波保護(hù)器、穩(wěn)壓器和UPS單元。電壓突波保護(hù)器是一種保護(hù)設(shè)備免受高壓突波破壞的設(shè)備。穩(wěn)壓器是使輸出電壓穩(wěn)定的設(shè)備。穩(wěn)壓器由調(diào)壓電路、控制電路、及伺服電機(jī)等組成。UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護(hù)蓄電池）與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。

突波干擾模式突波對于電力系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的干擾模式有三種型態(tài)，分別為橫向模干擾、常模干擾及共模干擾三種型態(tài)。

橫向模干擾。輸電網(wǎng)絡(luò)、浮動系統(tǒng)及未接地的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因雷云閃絡(luò)、無線電傳輸器、汽車點火系統(tǒng)、電弧及其他類似的輻射干擾源，造成電磁場以橫向模式傳送至電力系統(tǒng)的輸電線上，稱之為橫向模干擾。大部分這類噪聲在變壓器繞線的輸入端即自行消失，由于不平衡的對地阻抗，一小部分的橫向干擾噪聲未消失，此噪聲通常重迭在AC正弦波上。此類干擾噪聲之輻射頻率約10kHz以上，因此僅對高頻的接收器有影響。

常模干擾。配電系統(tǒng)中任何兩輸送電流線路的導(dǎo)體，出現(xiàn)了不該有的電位差稱之常模干擾。換句話說就是噪聲重迭在線電壓正弦波上稱之常模噪聲。其干擾形式有雷云閃絡(luò)突波，遠(yuǎn)方的開關(guān)突波侵入干擾變壓一次側(cè)，而以磁耦合方式耦合至二次側(cè)形成常模噪聲干擾；分支電路上負(fù)載的啟動使用與關(guān)閉形成瞬間開關(guān)突波迭在AC線電壓上形成常模噪聲干擾；非線性或開關(guān)負(fù)載影響到電力系統(tǒng)的源阻抗造成總線的供電受干擾，這亦是另一種常模噪聲干擾。

共模干擾。配電系統(tǒng)中任一輸送電流的線路導(dǎo)體與接地導(dǎo)體間，出現(xiàn)不該有電位差稱之共模干擾。另在三相Y接的供電系統(tǒng)中在中性點與地間有異常的電位差亦稱之為共模噪聲干擾。通常共模噪聲對靈敏度極高的設(shè)備影響較大1。

突波操作突波的正常操作

對于常態(tài)的電力系統(tǒng)開關(guān)操作突波是可以預(yù)見的，但有可能發(fā)生非預(yù)期的電流、電壓突波附帶效應(yīng)，具體有以下三種類型。

較小的開關(guān)切換：靠近關(guān)注點的開關(guān)切換，如家用設(shè)備周期性、隨意性的開關(guān)切換，白熾燈白勺投入，支路會有較高的涌入電流供電至燈絲，產(chǎn)生相當(dāng)于火線于零線之間線電壓一半的暫態(tài)電壓。這種現(xiàn)象是良性的，但有可能會超過監(jiān)則器擾動記錄儀的設(shè)定值。凹陷電壓：凹陷電壓發(fā)生在電力電子轉(zhuǎn)換器整流期間的每個周期內(nèi)，凹陷電壓是具有快速電壓變化的瞬時相對相短路導(dǎo)致。這一現(xiàn)象可能干擾一些電子負(fù)載。

主電力系統(tǒng)元件開關(guān)操作：電力系統(tǒng)上與電容器組開關(guān)切換有關(guān)的暫態(tài)過電壓，在開關(guān)操作情況下，其電壓通常是正常電壓的兩倍。然而，當(dāng)電容器組安裝在低壓設(shè)備時，突波放大倍數(shù)是可能發(fā)生的，這些暫態(tài)現(xiàn)象可能會實時發(fā)生，且它們的波形一般顯示比正常電容器開關(guān)切換所造成的振蕩周期還要長。

突波的異常操作

電力系統(tǒng)在異常、非預(yù)期狀況下可能產(chǎn)生開關(guān)突波。電力系統(tǒng)對于異常狀況的預(yù)期反映也能產(chǎn)生電流或電壓突波的附帶效應(yīng)，具體有以下幾種：

電弧故障：電弧故障一般為絕緣劣化及典型的接地故障引起的。雖然大小比雷擊故障小，但電弧故障可能產(chǎn)生高的熱量及電弧電壓，擴(kuò)大絕緣材料的進(jìn)一步碳化。

故障清除：在發(fā)生故障的負(fù)載電路被限流型熔絲及快速動作斷路器清除斯間，故障電流通過會在故障備清除的負(fù)載電路上存儲較高的電感性能量。

電力系統(tǒng)恢復(fù)：在故障后電力系統(tǒng)恢復(fù)有時會發(fā)生接觸相關(guān)閉。三相系統(tǒng)中單一熔絲操作也會在剩余的電路產(chǎn)生單向運行2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

何星 - 副教授 - 上海交通大學(xué)