EMC指令下列出的许多(可能是所有)EMC标准对市电谐波排放进行了限制,对某些类型的设备有排除(“let-outs”),特别是:(这些例子来自IEC/EN 61000-3-2 Ed.5:2018)
- 额定功率小于但不等于5W的照明设备
- 额定功率为75W或以下的设备,例如电源/电池充电器
- “专业”产品,总额定功率大于1kW
- 厨房机械符合IEC 60335-2-14
- 独立相位控制调光器,为白炽灯供电时低于1kW,为其他照明设备供电时低于200W(后缘)或100W(前缘)
- 专业的舞台照明灯具和工作室
- 任何由其他电源电压高于220/ 380v、230/ 400v或240/ 415v,频率为50hz或60hz。
这些排除可能存在,因为这样的产品过去相对罕见,人们不愿意开始对它们实施谐波限制,并增加它们的尺寸和成本。它们的存在也可能是因为某些公司或贸易组织为了自己的商业利益或对竞争对手产生负面影响而进行游说。
排除的一个问题是,一些制造商可能会利用这个系统,例如,尽管他们客户的负载低于1kW,但他们却将专业产品的额定功率定为略高于1kW。
为什么这是个问题?如今,几乎所有产品都使用电子电力转换器,除非受到抑制,否则这些转换器会向主电源发出大量谐波。在一些办公类型的建筑中,三相电源上的大部分谐波负载来自于每个消耗小于75W的插入式充电器,这些充电器对抑制谐波电流的排放没有任何作用,因为标准允许它们这样做。
这种排除可能导致“公地悲剧“建筑物或现场的低压主电源配电系统因不顾/不受控制的谐波排放而遭受实际损害,以至于对使用它的每个人都造成了财务甚至可能的消防安全风险。
即使在所有设备的谐波排放都符合限制的情况下,我也曾两次看到它们叠加在一起,导致公路隧道照明计划无法全功率运行,导致分包商面临巨额索赔。
在我的简短指南中详细介绍了谐波可能引起的问题https://www.emcstandards.co.uk/mains-harmonics-guide,并且-作为所有电能质量问题概述的一部分-在https://www.emcstandards.co.uk/mains-power-quality-guide.
谐波电流的积累尤其有问题,因为电子行业现在可以在几年内用一种新型产品饱和整个世界,但IEC标准是被动的,至少需要五年时间来响应对现实生活问题的观察,然后再花18个月到两年的时间来最终取代欧盟官方期刊上的早期版本。
许多传统非电子产品的设计者和制造商没有意识到与市电谐波相关的非常现实的问题。例如,基于电机驱动泵、风扇、传送带等的产品制造商,越来越多地使用变速电机驱动来提高其产品的功能,同时降低其功耗和总体拥有成本。
在英国,工业和商业站点从NOC(网络运营公司)购买电力,这些法律合同的一部分是,他们接受对出口到中压或高压电网的谐波排放的限制。这些限制被称为G54-1,你可以在http://envirostart.com/documents/G54-1.pdf.
由于在过去三十年中,变速电机驱动和其他电子负载的使用大幅增加,许多油田现在正处于财政处罚的边缘,甚至由于谐波问题而被国家石油公司关闭。
此外,由于许多站点使用的传统布线系统运行得太热,并且由于来自所有新电机驱动器和其他电子负载的聚合谐波电流引起的谐波电流而存在故障风险。
我曾经遇到过这样的情况,仅仅增加了一个小设备就导致了一个发电厂关闭,在解决问题的几个星期里,每天损失超过25万英镑。
对于电气工程师来说,面对电源保险丝一直开着的情况并不少见,他们夹上电流表,发现电流小于保险丝额定电流,所以他们认为保险丝不应该开着。不明白为什么会发生这种情况,他们安装了一个更大的保险丝,烧毁了电线或高压电源变压器。如果他们幸运的话,他们不会把大楼也烧了!
这种情况通常发生,因为大多数电工配备的低成本仪表不是“真正的均方根”,所以不能正确测量谐波。他们可以测量出RMS电流比实际低30% !(保险丝,当然,测量RMS电流100%正确。)
我总是建议任何正在集成系统或建筑装置的人将谐波排放规范作为与设备供应商采购合同的一部分,而不是简单地(而且错误地!)假设如果设备有CE标记,并有欧盟EMC指令(2014/30/EU)符合性声明-其谐波排放因此必须是可接受的。
(欧盟无线电设备指令(2014/53/EU)符合性声明同上,该指令复制了EMC指令的要求。)
以我的专业观点,在不限制谐波电流排放的情况下供应产品是一件非常冒险的事情即使它们完全符合相关的谐波标准.在这种情况下,我强烈建议他们至少在用户手册和销售合同的措辞上接受法律建议,在警告客户的同时,如果他们的产品被证明是客户安装的“最后一根稻草”,他们也要尽量减少责任。
即使在谐波标准有严格限制的地方,英国也有公司故意销售大量不符合这些限制的产品,因为英国的执法人员似乎没有能力或不愿意执行EMC法规。
这些公司可能认为他们降低生产成本,从那些认真负责的公司那里窃取市场份额是非常聪明的做法,但他们没有意识到他们为自己带来了巨大的财务风险,也没有意识到他们给客户和第三方带来了巨大的财务和消防安全风险。
即使是这样的单一案例也可能完全毁掉一家公司,而且/或就我个人而言令董事破产。我曾在类似的技术相关案件中担任专家证人,所以我知道我在说什么。
许多公司董事可能还没有完全意识到主路谐波可能造成的巨大破坏。如果他们想到这些,他们可能会认为他们只是小题大做,就像许多人认为EMC适用于任何事情一样。所以,我向你介绍他们,希望你反过来也会介绍给他们。
许多公司董事可能也没有意识到,现在所有的欧盟指令都要求产品有文件化的风险评估,而不是简单地遵守相关的协调测试标准。如果一个站点被烧毁,或被关闭,或以其他方式损失了非常昂贵的生产,而谐波电流是原因——律师在决定攻击谁之前确实会非常仔细地阅读这些风险评估文件。
另一方面,能够提供低谐波电流排放的设备或系统——即使在不符合相关标准的情况下——也可以创造营销和销售效益。这是销售和营销人员需要认真研究的东西!