在UPS两端安装EP谐波吸收装置的必要性
摘要：ＥＰ系列谐波吸收装置在防治电网污染中起到了很好的作用。为解决石化生产装置因过程控制系统电源瞬变所引起的生产装置非停工的隐患，在UPS两端安装EP谐波吸收装置有其必要。一，防余雷：二，吸收浪面及高次谐波：三，保护UPS及蓄电池组。
关键词：EP系列谐波吸收装置 余雷 浪涌 高次谐波 涡流 UPS 蓄电池组 KOV低通滤波器 散热型吸收器 箝位 吸收 消除 强制返回
EP系列谐波吸收装置能基本解决电源所有瞬变问题，经过三十年的研究开发，于1999年投入市场，2002年正式进入我国市场。
EP系列谐波吸收装置的工作原理就是把这些因谐波而产生的偏转磁力线和电子运动方向的角度逐步扭转到设计的正确方向上。基本原理设计公式如下：
Dv= N×∑∫d ￠/d t 公式（1）
这里￠是已经偏离的角度，t是工作时间，N是磁性体的参数，Dv就是前面说的电路中的总电压畸变率。当二者相等时，即：
N×∑∫d ￠/d t = √∑V2n / V1×100% 公式（2）
这就是安装EP产品后达到效果的时候。
EP系列谐波吸收装置用于保护电源系统不受外来的干扰，保护良好的电路系统。但是问题在于主要的高频波干扰（90%）是设备本身产生的。这些由设备本身产生的干扰电源会相互干扰电，冲击和损坏设备，造成电耗增加，设备使用率降低，故障频繁，从而增加了生产成本，而主要电路保护不能防止这些损害。
EP系统的设计是希望达到解决外来的电力干扰和内部设备本身产生的互相干扰的影响。在主配电柜及配电板上安装EP装置，则能使不管是外部的干扰引起的谐波及浪涌电压进入设备之前就将其清除并吸收，从而达到真正意义上的提高了能源质量，保护设备，并明显的提高设备运行效率。
EP系列谐波吸收装置的等效电路描述为：
内部电路开关闸门— 箝位截止电压（MOV）—气体放电管—多通道频谱仪—低通滤波器—散热型吸收器（同步进行）
EP系统谐波吸装置的特性是：
1 为工业，商业等电力分配系统提供安全保护。它自动消除具有破坏性的高次谐波，电涌，尖峰信号，瞬时脉冲和极力震荡等。
2 各频段的谐波（高次谐波，低次谐波）都有很强的抑制和消除能力，最高的达到40db的衰减能力（即可消除90%的因各种谐波引起的电压，电流的畸变。）
3 瞬时尖峰，电涌的抑制能力可达到1万伏，这是一般行业电路中允许的电涌电压的3倍，从而极大的保护了电路免受过大的点涌引起的短路等设备故障或事故。
4 无源并联在电路各负载配电柜，安装，进行简单可靠。
5 装置由特殊晶体合成所制,安装,运行简单可靠。
6由于消除了电路中的谐波畸变现象，使电路中的铁损，铜损，集肤反映，涡流甚至谐波现象全面消除。避免了上述各种因素带来的电能损耗，做到真正意义上的节能。根据不同的用电状况率在5—15%吸收谐波后矫正磁力线因谐波引起的偏转方向，而提高相关电器设备的使用效率。降低了电器设备及相关导线的工作温度，不仅延长了设备寿命，又减少了故障。
7装置安全性已通过了UL ，CSA，认证，并符合NEMALS-1，NEB及IEC516公告。
8装置吸收浪涌的能量目前世界上最大的（60万焦耳）响应时间最快（微秒级），有非常好的吸收装置雷电功能。
为解决炼油、化工生产装置因过程控制仪表（DCS、ESD、PLC及重要的在线仪表等）电源供电系统配置不合理，导致生产装置非计划停工的隐患的问题，我们认为在UPS两端安装EP谐波吸收装置有其必要。一、防余雷；二、吸收电涌及高次谐波；三、保护UPS及其蓄电池组。
一、防余雷
1、 石化系统的雷击事故：主要是生产装置过程控制系统事故，占石化系统雷击事故的90%以上。因此石化系统的防雷，主要是生产装置过程控制系统的防雷。
2、 防雷体系：包括接闪、分流、均压（等电位连接）、接地（接地电阻＜4Ω）、电磁封锁合理布线，在UPS两端安装EP谐波吸收装置等措施。大部分雷击事故都是余雷造成的。余雷通常由二部分组成，第一部分是直接雷进入大地后，因大地阻抗引起的多层反弹脉冲，对生产装置因过程控制系统造成干扰和破坏。第二部分是感应雷，当空中的雷电云聚集到一定程度时，由于感应的效应，使得大地上的导体会感应出与天空中雷电云层中所含电荷极相相反的静电荷，一旦雷击发生时，雷电云层中的电荷瞬间释放，而地面导体上的感应静电荷成为自由电荷，从而形成的瞬间电涌和电磁波脉冲同样对所在的生产装置过程控制系统造成干扰和破坏。
3、 安装EP谐波吸收装置：石化生产装置过程控制系统的供电线路、信号传输线上，由于余雷的影响，经常会产生对供配电设备，对生产装置过程控制系统有破坏性质的雷电电涌，为 对它们实施保护，应在供UPS电源的主配电柜前安装一台EP—2500装置，且在UPS出口端安装一台EP—2000装置。不管是 从空气中的感应雷，还是大地的反弹雷，甚至当控制系统安全栅中的齐那二极管还来不及产生作用或雪崩时，就进入系统的雷电脉冲，都会被响应时间为1毫微秒，吸收能量为60万焦耳的EP装置给阻挡住和吸收，从而保证了整个生产装置过程控制系统的安全。
电源供电系统应保证达到三级防护的标准，使最终达到控制室内的供电电源与相应的EP谐波吸收装置的保护范围相匹配。第一级是粗保护，它要箝位浪涌在截止电压以内，它要承受雷电过电压的主要能量，重要采用MOV;第二级则是细保护，它要承受经过第一级保护后剩余的能量，主要采用气体放电管；第三级是将能量返回系统内以及吸收掉，不至于干扰和破坏系统，主要采用频谱跟踪，低通滤波，散热吸收。
二、吸收浪涌及高次谐波
1、 谐波不良影响：如今在电网系统中，谐波已无处不在。不管他们是自然发生的，诸如闪电、静电；还是人为制造的，诸如来自变频器、变压器、整流器、数字通讯设备、马达、UPS、电磁线圈、电源开关等非线性负荷的感应浪涌，都成为不争的事实。谐波就是非线性负荷给电源中正常的50Hz正弦波带来了为50Hz整数倍的正弦波分量。谐波（浪涌）对石化的生产装置过程控制系统的不良影响有：干扰、提前老化、死机而停止连续生产直至设备毁坏。
2、 谐波吸收体系，在石化系统中非线性负载应用是比较多的。除了外来干扰外，主要的高频谐波干扰（90%）是设备本身产生的，这些由设备本身产生的谐波会相互干扰，冲击和损坏设备，造成电耗增加，设备使用率降低，故障频繁。从而增加了生产成本，产生谐波比较严重的非线性负载、诸如各类变频装置、各类整流装置、各类电动机（尤其是负载变化时）、各类伺服器（包括流水线上的各类伺服马达等）、各类照明设备、各类开关电路、各类继电器、不间断电源（UPS），电梯、空调、电脑 网络、数字通讯设备等等。一般在各生产装置配电主开关前安装EP—2500装置，除了考虑防雷作用外，它具有60万焦耳能量的吸收和保护作用。而在各非线性负载前或后安装EP—2000装置，这样就可将谐波几乎100%的吸收和消除掉。在主配电柜及配电板上安装EP装置，则就能使不管是外部干扰引起的还是相互干扰引起的谐波及浪涌电压进入设备之前就 将其消除并吸收掉，从而达到真正意义上的提高了能源质量，保护了设备，并明显地提高了设备的运行效率。
3、 安装EP谐波吸收装置，UPS设备本身是很严重的谐波源，它产生的谐波频率一般在3--10Hz之间。改频率的谐波必然会干扰通信正常工作，甚至会使通信中断等严重后果。UPS在整流充电过程中所产生的谐波一方面会影响到计算机网络中来，造成网络莫名其妙的雪崩停机出错等。另一方面，这些谐波反过来又使UPS中的蓄电池中的极板加速氧化，而逐渐失效，严重的将根本起不到不间断电源的本身作用，从而对生产和管理带来很大的损失。安装EP—2500和EP—2000装置，利用其本身能吸收极大部分各次谐波的优点，并联在UPS的两侧，不但把UPS主机中整流、逆变产生的谐波就地吸收掉，而且能阻挡和形式生产装置中电力系统其他非线性负载，如各类变频器，交直流电机等造成的谐波，使UPS能正常的起到不间断供电的作用。
中石化所属某企业一套生产装置，因为两个160kw变频器所 产生的谐波严重的影响了DCS的正常运行，一般累计到7—10天就要死机一次。在UPS两端安装EP谐波吸收装置从根本上去除和吸收谐波的影响，同时还起到了防余雷的作用。
三、保护UPS及其蓄电池组
UPS的蓄电池宜选用全密封阀控式或铝酸蓄电池，其后备用时间一般为15—30min。
石化企业中生产装置比较重大停工事故多数是由于UPS故障造成的，而UPS故障有50%是UPS中蓄电池组的极板加速氧化，活性降低，内阻增大，放电失败造成的。而这类UPS蓄电池组活性降低，放电失败最大的罪魁祸首恰恰UPS中主机部分的整流，逆变过程中产生的大量高次谐波。这些谐波不但在导体中形成肌肤效应，而且将在蓄电池组的极板表面形成一层氧化膜，十蓄电池组的内阻不断增加，活性不断降低，使蓄电池充电不足，这不仅会使蓄电池组的寿命大为降低，到关键时刻放电失败，从而引发重大安全事故。高次谐波还会使UPS中的转换开关因肌肤效应而不断氧化而不能及时转换或者失效。对高次谐波产生的浪涌电压还会造成整流器和逆变器中的二极管反向击穿而使UPS失效。
安装在UPS两端的EP—2500和EP—2000装置是一种无源型的，EP装置中的多通道频谱仪并联在电路中连续不断地监测系统中电流或电压的每一状态，当呈现电压谐波时，低通滤波器就起拉长和吸收的作用。当出现一个瞬时的高压瞬变或浪涌时，MOV就将它箝位在正弦波形峰值的岁平上。这个箝位作用产生的能量是由箝位的电压和瞬变电压的峰值的差值、MOV的阻抗以及瞬变的持续时间来决定的。EP—2500可承受60万焦耳的能量。然而，当电压被箝位住了，就产生了一个高电流脉冲，它等于在瞬变中电压的水平除以MOV的阻抗。这个高 电流脉冲沿着一个相对比较长的瞬变的尾随脉冲被强制返回到电网系统中去。另一部分则通过滤波器进行衰减，以及通过热能的吸收和耗散来完整的移走瞬变。EP装置阻隔并吸收掉电路中的高次谐波，又不干扰其他设备。使设备安全运行，保护了设备，使其寿命、延长。当消除谐波后，势必会减少导体的肌肤效应，避免导体的湿度升高，减少了不必要的能耗。纠正波形并把它吸收后返回电路系统。在消除了谐波的同时，EP装置还消除了对用电设备极具破坏性的浪涌电压、尖峰信号等杂波以及由高频谱波引起的涡流现象，从而使电路中的电流、电压趣于平衡，相位差保持一致，以达到节省电能的目的。
在UPS两端都安装EP谐波吸收装置，就能防止余雷侵袭，吸收高次谐波 和过电压，保护UPS和蓄电池的设备，使其安全工作，延长寿命。使电源供电系统配置趋于合理，消除生产装置非计划停工的隐患，保证控制仪表电源系统运行可靠。从而提高规范化管理水平。
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