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技術新訊

揭開常見電力品質誤解的真相

參考資料之來源及日期:Uncovering Common Power Quality Misconceptions, Jan. 24, 2025

網頁:https://www.ecmweb.com/power-quality-reliability/article/55253342/uncover-ing-common-power-quality-misconceptions

參考資料之作者PBE Engineers

 

用戶有反映電力網缺乏慣量(inertia)而造成其併接之用電設備損壞,損失上千萬元等實際案例。電力公司也反映電力網遭受電力諧波(Harmonics)汙染日益增加,來源多數是用戶之電力電子設備。究竟電力品質問題真正的原因發生在何處,需要進行相關測試、取證及調查,並予以正確理解及識別。本篇文章作者係來自PBE Engineers, LLC的專家工程團隊,在電力系統及電力品質領域擁有豐富的綜合專業知識及經驗,透過本文向讀者介紹其客戶設施中的兩個案例研究,說明影響電力品質問題調查正確性常見的誤解及其真正事實情況,提供給相關從業人員參考。

 

作者PBE Engineers首先強調一個基本觀念是用戶電力設施,包括其外部基礎設施之電源、配線、接地系統,以及裝接之電力電子負載,必須當作是一個完整系統,這些都可能影響電力品質。不過,並非系統上所有的干擾都與電力品質有關只有配線、接地系統及負載與故障導致干擾,才屬於電力品質問題。

 

作者提供第一個案例是調查大型機場可調控的LED照明系統故障問題。這個機場在兩個主要客運航站大樓於乘客入口處有兩個新的大型遮篷,其頂部每一根橫樑上都安裝超過4,000個高架LED驅動器,許多LED有閃光、閃爍、變色等問題,有些甚至無法照明。LED故障情況即便更換新LED仍持續發生但機場內的其他室內、室外及類似戶外設施上LED則都是正常的狀況。客戶誤解上述故障可能是電業供電品質不良造成,或電子負載內部的突波保護裝置不良造成,或是因雷擊突波造成等等也誤認為遮篷LED故障與接地系統無關。針對上述誤解,作者進行相關技術性探討一一排除上述造成遮篷上LED故障原因的迷思,其調查結果航廈內非線性電子負載(例如變頻器VFD)係干擾源,其電氣系統無法提供穩定的中性線和接地致電梯上的VFD運行產生的振盪突波影響LED驅動器的運作, 發生LED故障及異常情況。

 

第二個案例是大型包裹分揀設施多次發生斷電問題,每次都會持續2~3小時的停機時間,造成原因是不常見的電力品質問題。該設施使用大量非線性電子負載處理包裹,例如變速驅動器(VSD)功率有1馬力到250馬力不等之裝置,由客戶自設115 kV / 12.47 kV變電站降壓至480V供電。客戶常見誤解包括變電站曾發生一次側電力熔線熔斷,此與客戶的負載無關,或該電力熔線熔斷都是單一的電力品質問題引起,或都是電力公司的電力品質造成等。但事實上發現當室外溫度高於90°F時,一次側電力熔線就會熔斷,而且發生有8次之多。在包裹分揀繁忙的期間,變頻器的諧波及總諧波電流較高,這些諧波的幅度也增加電力熔線的負荷,進一步導致熔線的額定值出現未知的下降。此外其冷卻器頻繁停止和重新啟動,導致密集高突入電流(Inrush current)出現,亦造成一次側電力熔線溫度升高。綜合上述事實,可以推論分揀設施斷電意外發生係因客戶端的電力品質問題(高周溫、高諧波、高啟動突入電流)造成一次側電力熔線熔斷所致。

 

當用戶內線系統裝用太陽光電、儲能系統、電動車充電系統,甚至設置數據資料中心,裝用電子負載類型和數量日益增加,就會讓電力品質調查更加複雜及困難。作者於本文中有提供電力品質調查的小技巧,就是詢問客戶的正確問法,有助解決客戶常遇的電力品質問題。不過,有興趣從事相關工作的電氣技術人員還是要接受電力品質調查的專業培訓,並增加實際調查的現場經驗,不論是調查電力公司或用戶端的電力品質問題,累積實務經驗,才能在電力系統越來越複雜情況下完成有效調查,成為優秀的調查員。以上提供給我國相關從業人員參考。

 

經濟部能源局114年度「電力工程技術規範及高壓用電設備管理計畫(2/3)

台灣綜合研究院電力工程研究團隊 編輯

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