下大雨交份其他作业——夏天家里跳闸，电脑重启怎么办？

blue · 发表于 2012-7-21 15:29:09

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本帖最后由 blue 于 2012-7-22 01:42 编辑

首先介绍一下俺自己，华北电力大学电力工程系电气工程及其自动化专业本科毕业，毕业后进入北京一家发电厂，在电气专业干了3年，干到电气专业助理工程师，先后拿到国网发的的电气助理工程师和工程师职称，但因一心痴迷IT技术，后来放弃了待遇较好的生产岗位，自己申请跑到计算机中心当起了贫苦的IT民工，虽然很多年没接触电力生产了，但是理论知识还是有一些的。以下言归正传：

首先说一下市电品质：一般人只知道电压是衡量市电品质的标准，其实这并不全面，市电除了电压品质以外，还有频率品质和波形品质这两个衡量标准。

电压品质好理解，有效值越接近220V就越好。
频率品质也好理解，越稳定在50HZ左右越好。
波形品质不太好理解，由于市电是交流电，因此电压的波形越接近正弦波越好，如果接近方波了，后果将会很严重。

三个市电品质的衡量标准中，电压品质最为重要，也就是说市电的有效值要恒定在220V左右，如果太高会烧毁用电设备；如果太低则会使用电设备无法正常工作，无法正常出力甚至无法正常启动。

频率品质其次重要，大家理解为什么变频空调省电么？原因是用电设备使用的电源频率如果降低一半，那么用电设备的功率将降为额定功率的四分之一。也就是说：用电设备的功率和频率的平方成反比。

波形品质变坏主要是由于电网中非线性用电器所产生的谐波引起的，谐波电流将导致电网中发电机，电动机和变压器的运行温升急剧升高，从而导致过热和绝缘损坏。

理解了三种品质的重要性和影响，来说说为什么家里会电压不足和跳闸。

首先说跳闸：

所有的跳闸归根结底都是由于电流超过了保护设备的整定值引起的，以前在空开没有被大面积使用之前，家里通常都会安装熔断式保险丝，一旦电流达到可以熔断保险丝的安培数，保险丝就被熔断，电路就断开可，从而保护用电设备不被过大的电流烧毁。空开的道理类似，只不过不再熔断，而是采用跳闸方式断开电路。

电流为什么会过大？一般家用电路中电流过大主要有短路和用电器总功率过大导致。
短路：这个好理解，电流等于电压除以电阻（对于线性电路来说，非线性另有公式），如果电阻接近零，那么电流将接近无限大。
用电器总功率过大：电流等于总功率除以电压，电压是恒定的220V，因此总功率越大电流越大。

因此要避免跳闸，就得从避免上述两种情况入手，方法么，无外乎增大你家电表和线路的容量，也就是增大可以承受的最大电流，换大容量电表，换更粗的电线，不要将所有的大功率设备接在同一路空开下面等等，当然，这个也不是可以无限增大的，还要受到给你家那边供电的变压器的功率限制，如果变压器的容量本身就是瓶颈，用户都增加自己家的容量，那么烧毁的将是变压器和变压器到你家的供电线路。

其次说电压：

为什么电压会降低？归根到底就是由于电压受到了用电设备的影响。

首先要解释一个概念，这个概念对于很多人来说是不好理解甚至无法理解的，但是不解释它又没法解释下面的问题，因此大家能看懂多少是多少。

我们使用的市电是三相交流电，交流电似乎好理解一些，三相就不太好理解了，简单说，你看外面电线杆上的电线是不是经常是3根，就是因为是三相电。有的四根是加了一根中性线，其实就是变压器中性点的引出线，也就是常说的零线。变压器中性点分为直接接地，经消弧线圈接地以及不接地几种。还有五根的，在四根的基础上又加了一根架空底线。为有人可能觉得零线和地线没有区别，其实不然，地线的电位永远是零，而零线由于连接的是变压器中性点，在三相平衡的时候其电压是零，但当三相不平衡时，尤其是出现单相接地短路时，中性点是有电压的，因此家用电器如果是金属外壳的，通常使用带地线的三插头的电源，就是为了避免当零线带电时导致设备外壳带电。家庭中使用的电通常都是一根相线和一根零线，有效电压是220V左右，而工业上用的是四根线，三根相线和一根零线，任意两根相线之间的有效电压是380V，也就是常说的动力电。

还有个重要的概念叫做功率因数角，交流电系统中，无论电流和电压都是按照正弦曲线进行变化的，当然电流和电压的变化曲线可能同步，也可能不同步，功率因数角即是电流落后电压的电角度。

例如在线性电路中，电路中只有电阻，那么电压和电流波形变化是完全同步的，电压达到最大值的时候，电流也正好达到最大值，这时功率因数角就是0。

在纯感性负载电路中，功率因数角是90度，即电流落后电压90电角度；在纯容性负载电路中，功率因数角是-90度，即电流超前电压90电角度。

讲这个有啥用？当然用处很大，假设发电机发出的电电压是恒定的，当电网的功率因数角为正时，也就是电流变化落后电压变化时，这时用户端的电压将会出现降低，具体降低多少要根据角度而定；当电网的功率因数角为负时，也就是电流变化超前电压变化时，这时用户端的电压将会出现升高，具体升高多少要根据角度而定。

不知道大家是否听过有功功率和无功功率这个说法，有功功率好理解，你用了多少度电就是指的有功功率，而无功功率呢？就是指你在消耗有功功率的同时，给电网的功率因数角造成多大的影响，使电流波形又落后了电压波形多少角度。通常对于家庭用户，只收取有功功率的费用，因为家庭用户用电器那点功率是无法对电网造成什么影响的，但是对于大中型企业用户，尤其是工业企业，除了收取消耗有功功率的费用，还要收取消耗无功功率的费用，原因就是他们的设备在运行时导致了电网功率因数角较大程度的恶化。

这下大家就明白了为什么家里的电压会降低了吧，就是因为电网中的功率因数角是正数导致的，为什么通常家里的电压都只是降低而没有升高过？那是由于电网中的绝大多数负载都是感性负载，而容性负载相对很少，谢天谢地，因为电压升高远比电压降低要危险得多。电网为了解决这个电压降低的问题采取了很多措施，例如在电网中放置无功补偿设备，调相发电机，在变压器的出线端通常电压会高于额定电压10%左右，也是考虑了线损及功率因数的问题，为了保证到用户家中的时候，电压下降不至于太多。

如果家中的电压经常出现波动，那说明附近有大功率用电设备频繁开启，如果这种波动已经对您造成了困扰，可以采用家中安装稳压器的方式，当然前提是其容量必须足够。如果是电脑经常出现重启，可以安装UPS设备，最好是在线式的UPS，其平时可以稳压，断电时可以用电池供电。

我家里是采用精密电源净化器串联在线式UPS的方式来给我的电脑设备以及音响设备供电的。精密电源净化器相当于高级的稳压器，其输出电压可以保证在219V-221V之间，这是一般稳压器做不到的，而且可以过滤掉谐波，浪涌等，适合使用在对电压要求高的设备上。

通过下图大家可以看到，由于市电电压已经比较低，精密电源净化器已经有些力不从心，只能把电压稳定在214V左右，而二次升压的工作只能由UPS完成了，大家看UPS面板上那个黄色的指示灯，表明目前UPS正在对输入电压进行电压补偿工作。

净化电源放在了另外的房间，因为它工作时有较大的交流噪声。

由于目前输入电压较低，只能把输出电压稳定在214V。

可以看到里面硕大的滤波电容。

APC在线式UPS，目前工作在电压补偿状态。