插座支回路电力质量测量

　　我们主要关注于插座级检修，以确定 可用相线-中性线（L-N)电压是否足够稳定，是否能够满足负荷需求。　

　　测量

　　1.波形

　　波形能为我们提供快速的快照信息。理想波形应该是正弦波形。在该情况下（见图1)，电压波形顶部是平的，这是装安装有了如计算机和其它办公设备等非线性负荷的建筑物的典型电压波形（见图2)。借助其它测量手段，我们能知道削顶是否过度。

图 1. 插座处的平顶电压

图 2 平顶电压

　　2.峰值电压　

　　峰值对于电子负荷极为关键，因为，电子设备电源会将其内部电容器充电至线性电压峰值水平。若峰值过低，会导致电容器不能完全充电，并影响电源克服线电压瞬时下降的能力。波形为正弦波时，对于115V的有效电压为，其峰值电压应为1.414 x 115V = 162.6V。

　　3. 有效电压

　　标称线电压即被测的有效（均方根)值，它与有效发热值相类对应。设备是根据有效值，而非峰值进行等级划分，因为它们的主要限制在于散热。

　　有效电压可能会过高或过低，但通常，低压会导致问题。平顶（低峰值）低有效电压与敏感型负荷密不可分。电压下降是回路负荷和源阻抗的函数，实际上暗示了导线的长度和直径（厚度）。NEC (210-19.8, FPNNo. 4)推荐，自支回路断路器到最远插座的电压降极限值为3%，包括馈送器和支回路的总电压降不得大于5%。

　　4. 记录（短期）　

　　上述测量的限制即它是静态的。许多负荷，当启动时，需要更大电流 (通常指冲击电流等）。这种短期高电流流经导体时，会产生额外电压降，从而导致短期低电压（下跌）。 这种电压跌落通常是因为负荷从同一支回路，或者从同一配电板吸入冲击电流所造成。

　　在向负荷供电期间，采用Fluke 87数字万用表的MIN MAX功能， 可以测出大于等于100 ms (频率 为60 Hz时，约为6个周期）的电压突降。若想知道是否存在电压 突降，有什么方法呢？利用福禄克电力质量分析仪的突降和突升趋势跟踪功能，可以持续地捕捉电压突降现象。只需4分钟至1小时， 就足以告诉你是否发生了电压突降和突升现象。　

　　5. 记录（长期）

　　福禄克VR101S电压事件记录器加电后，能记录更长时间内的电压突降、突升、停电、暂态和频率偏移等现象。该装置可以在现场、无需看管地、成天成周地工作，不间断地捕捉间歇性事件(最多可存储4000个事件）。现在，您应该明白为什么要求用户保持检修记录是如此的重要了吧：设备故障和电压事件的相互关系是电力质量问题的铁定证 据。　

　　6. 中性线至地的电压

　　假设您简单地测量一下插座的 L-N电压，并发现读数偏低。您无法区分该读数偏低是因为馈送器电压过低（在

　　还是因为支回路过载。您可能试图测量一下配电板电压，但通常很难区分出为您所测插座供电的配电板，况且有时候，接近配电板也很不方便。

　　N-G电压为提供了一个更为方便的回路负荷测量手段。当电流流经回路时，在火线和中性线中会产生一定大小的电压降。若火线和中性线的规格和长度相同，则在它们之上的电压降相等。源电压减去两个导体上的总电压降以后，只剩下更低电压供负荷使用。负荷越大，电流越大，N-G电压也就越大。

图 3. 中性线至地的电压因共用中性线而增加。

　　平顶电压

　　平顶波形是带有计算机负荷的商用建筑内的典型电压波形。是什么导致平顶呢？

　　公共设施供应交流电压，然而，电子设备工作于直流电压。由电源完成交流至直流的变换。电源具有二极管桥电路，能将交流电流转变成平滑的直流电流，并接下来，给电容器充电。若负荷从电容吸取电荷，则重新对电容充电。然而，由于只有在波形出现峰值时，供电电压才大于电容自身电压，故，只有峰值电压才能对电容进行重充电过程。

　　在供电电压每个半周期峰值时，电容从脉冲中吸取电流。实际上，回路中的全部电子负荷都在发生这一切。既然，我们己经明白了负荷对源的需求，就让我们看看源能提供些什么吧。若源极为“强劲”，意味自它的能力没有限制，可以满足全部所需电流，那么，就不会有诸如削顶等事情（或电压突降，或者任何的电压畸变）。如下想一想：若您拥有全世界所有的钱，您将不会因帐单的到来而犯愁。但在实际生活中，所能提供的资源是有限的。

　　N-G电压可以反映L-N电压：若L-N电压低，则表示N-G电压较高（见图4)。

图 4. 中性线至地的电压随军负荷电流增加而增加。

　　该限制通常可以用一个称之为源阻抗 的概念来描述，它是从测量点（或者负荷所在点）向后直到源的总阻抗。源阻抗有两个主要的贡献者。一个是布线；导体越长，直径越小（精度越高），则阻抗越大。另一个因素为变压器（或源设备）内阻。内阻是某一给定规格/定额的变压器仅能提供如此 大电流的简便的表示方法。 [p]

　　自然，距源最远的支回路端的源阻抗为最大。这也是那些正在波形峰值吸取电流的所有电子负荷所处的地方。结果，电压峰值趋向于下降，换句话说，即被削顶了。当某月同一时间内， 所有账单都全部向你飞来时，你也许有这种感觉。负荷越大（账单越多），削顶越严重。而且，源阻抗越大（钱越少），削顶也越严重。

　　插座N-G电压测量注意事项

　　1.业内广为使用的一个规则是，插座处N-G 电压不高于2伏时，则表示正常。而为几伏或更多时，则表示过载;5伏为上限电压。 在该测量过程中，很明显，存在一定的判断空间。

　　2.读数高表示可能存在共用中性线，即多个支回路共用一根中性线。共用中性线只会增加过载，以及某个回路影响其它回路的机会。

　　3.在负荷回路中，一定数量的N-G电压是正常的。若读数稳定地接近零伏，则应怀疑在插座（通常是因为松散的中性线束碰到某个接地点）或分配电盘是否存在不合格的 N-G连接。应该拆除在变压器源（和/或主配电盘）以外的所有N-G连接，以防止回流电流流经接地导线。

　　4.若插座处N-G电压较低，则表明处于良好状态。若较高，则你还必须确定，问题主要地是在支回路级呢，还是主要地在配电板级。记住，如果在配电板或插座之间没有非法N-G连接时，地“测试负荷”最终会回到源，因此，您测得的读数为一直到源的电压降。

　　因为流经中性线回到N-G连接的 电流会产生电压降，因此，存在N-G 电压。若系统布线合理，则除了电源变压器（NEC中称为另起电源系 统，或者SDS，通常为变压器）以外，应该不存在N-G连接。该情况下，接地导体实际上应该没有电流，故在它上面也不存在电压降。实际上，接地导线可用作一根接回N-G 连接的长测试导线。
　　
　　共用中性线
　　
　　一些建筑布线中，存在两或三根相线 共用一根中性线的情况。其初始想法 是在支回路级复制配电板的四线布线方式（三根相线和一根中性线）。理论上，仅不平衡电流才会返回中性弓。这使得三根相线可以仅采用一根中性线。随着单相非线性负荷的增加，这种布线捷径很快就进入了死胡同。问题在于来自非线性负荷的零序电流，主要是三次谐波电流，会线性叠加，并返回至中性线。
　　
　　除了因中性线规格不足，导致过热而成为安全隐患以外，这种额 外的中性线电流还会形成较高的N-G电压。记住这种N-G 电压减少了可供负荷使用的 L-N电压。若你开始认为其用中性线（甚至于铜质中性线）是一种最糟糕的想法，你就和许多人想到一块了。
　　
　　解决方案
　　
　　布线性能vs.最小原则
　　
　　任何有经验的电力质量检修员都会告诉你，问题最多的第一个地方就是建筑物的布线系统（包括其接地系统）。高品质的电力取决于高品质的布线；该说法在业内被称之为性能布线（见表2)。性能布线的主要目的是，维持L-N电压，或者将L-N电压归还给负荷。“性能布线”和“最小原则”布线之间，存在着明显的区别。主要针对防火和人身安全，NEC 规定了布线工作必须无条件遵守的最低要求。当然，我们应该永远不要 违反NEC规定，但是也必须明白， 该原则的目标不是为电力质量的实施而制定标准。然而，许多研究机构正在发现，采取额外步骤、部署或者 甚至于重新返工进行性能布线工作是极有价值的。就像一个经验人士所说“如果所有建筑特均采用了性能布线，我就得停业了。.但根本无需担心这会发生。”

　电力调节
　　
　　也存在一些场合，采用插座安装的电 力调节设备是一个良好的解决方案。 它可能作为布线更改的补充，或者作为某些布线更改的经济可行的替代方案。

图 5. 性能布线