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     杭州自古以來就是名茶產區，其地形和氣候都非常適合茶葉的生長。好山好水才能種出好茶，杭州茶具有類型多樣、品質優良的特點。龍井茶更是杭州茶文化的代表作之一。    

    從唐至清的1200年間，涉及龍井茶的茶書就有120餘種，如白居易、蘇東坡、陸遊、吳昌碩等文化人無不盡情潑墨，揮灑茶意，使龍井茶的文化底蘊也越發醇香彌久。民國後，西湖龍井茶逐漸成為中國名茶之首。下麵讓我們欣賞下古代茶田作業美圖。     

     茶葉采集回來之後，要涉及長期保存，供後期交易和自家泡製。這就要提到一項技術——炒茶，通過烘炒去掉茶葉的水分而得以長期保存。      古代的時候，炒茶工具就隻有一口鍋，用柴燒火來炒。這就很難控製火的大小，容易由於火過大而把茶炒壞了，效率也不高。    

   但電的發明和現代用電設備的出現，炒茶技術也發生了革命性變化，現代智能化炒茶設備得以誕生。      

 現代智能化炒茶設備是通過電加熱，可以實現實時控製溫度，從而炒出更加濃釅的好茶葉。                          

   現代炒茶機圖1

                         現代炒茶流水作業圖2    

  然而現代炒茶設備是單相用電設備。每到茶葉收獲季節，茶農製作茶葉時，每家每戶大批量使用大功率的炒茶機，且由於炒茶機均為單相負荷，負荷在電網三相分布不均和使用具有時段性，導致季節性的三相電流不平衡和低電壓現象。

三相電流不平衡的危害主要有：     

     導致額外的線損和變壓器損耗；降低變壓器和線路的運行效率；造成的故障與事故，降低樂配電係統的安全可靠性；降低配電變壓器、繼電保護裝置和電力設備的使用壽命。

低電壓問題主要危害有：    

     燒毀電動機；燈發暗，縮短燈的壽命；增大線損；降低用電設備的穩定性；熱功率設備出力降低。      除了以上危害三相不平衡和電壓偏低還會影響炒茶機的電機效率和發熱功率使得溫度得不到有效控製，直接影響茶葉的質量。這對茶農來說是最難以承受之重。                              

  燒壞的電動機

發暗的燈泡

                                            燒壞的茶葉

西湖龍塢搪瓷公變台區項目分享

       針對茶葉豐收季節引起的周期性電網三相不平衡和低電壓問題。西湖供電局采用我司SPC三相不平衡矯正器治理三相不平衡+補償無功，LVR動態電壓調節器治理末端低電壓，在西湖龍塢搪瓷公變台區實施綜合治理。

1、方案配置：

      根據對現場龍塢配變進行現場勘查，現場變壓器的容量為400KVA，因茶農家庭製茶需要，每戶家庭都配備了3台功率約為7KW的單相炒茶機，現場三相電流不平衡比較嚴重，建議配置200kvar的SPC，治理三相不平衡的同時可補償無功。

      另外，存在20多戶人家用電電壓偏低，按照每戶人家最大使用功率，即三台炒茶機同時啟用，最大功率接近21KW，因此建議是每兩戶人家使用一台LV-30的單相調壓器。

2、安裝現場： 

                             SPC安裝現場

                             LVR安裝現場

3、SPC治理三相不平衡的前後數據對比：

              治理前負載瞬時電流及功率因數

SPC開機前變壓器0.4KV側電流分別為A相152.1A、B相73.4A、C相91.8A，三相電流不平衡非常嚴重，三相功率因數均在0.993左右。三相負載不平衡度達到52%。              治理後電網瞬時電流及功率因數 

    SPC開機後變壓器0.4KV側電流分別為A相128.1A、B相128.1A、C相128.3A，三相電流達到完全平衡狀態，三相功率因數均提高到0.997左右。三相負載不平衡度不到0.01%。

      通過現場係統電流信息的比較分析，可以看出盛弘SPC的應用，對於西湖龍塢搪瓷公變台區的三相負載不平衡所造成的對配電係統以及變壓器的不利影響，起到了顯著的正麵治理效果，可以有效完成現場變壓器的三相電流不平衡治理工作，對於負載情況的變化可以做到實時響應，快速反饋。有效改善了西湖龍塢搪瓷公變變壓器的運行狀況，為該線路用戶提供一個良好的用電環境。

4、單相30KVA的LVR的運行數據分析：

                        LVR治理前瞬時電壓

      在LVR開機前末端用戶的用電電壓在194V左右，炒茶機無法滿載開啟。

                          LVR治理後瞬時電壓

      在LVR開機後末端用戶的用電電壓在229V左右，完美解決末端用戶低電壓的問題。

     通過現場係統電壓信息的比較分析，可以看出LVR的應用，對於西湖龍塢搪瓷公變台區末端用戶低電壓所造成的對炒茶機設備啟動的不利影響，起到了顯著的正麵治理效果，可以有效解決末端用戶低電壓的治理工作，對於負載情況的變化可以做到實時響應，快速反饋，為該線路用戶提供一個良好的用電環境。

      通過以上案例分析，SPC和LVR的毆辱使用有效的改善了電網三相不平衡和低電壓問題，提高了居民的用電環境，更為炒到一批好的”龍井茶“。

       其實不止是茶葉收獲旺季的炒茶機的使用會引起農網三相不平衡和低電壓問題。春灌秋收務農電力設備的使用、寒暑假人口遷移等等大量電力設備集中使用現象都會引起農網的三相不平衡和低電壓問題。

      盛弘針對這一現象推出了SPC三相不平衡矯正設備和LVR智能調壓器可有效治理農網三相不平衡和低電壓問題。

主動式電能質量治理設備主要包括軟件編程和電力電子器件的運用。軟件編程實現的功能是檢測分析電網波形情況和控製電力電子器件的動作 ，電力電子器件是軟件控製的平台，可以說要是沒有電力電子器件的應用就沒有對電能質量改善技術的現代化。

從市場應用需求來講，電力市場的發展和壯大，使電能質量改善裝置得以產生，如靜止無功發生器（SVG）、有源濾波器（APF）、實時動態電壓調節器（AVC）、不間斷電源（UPS）等。那麼為什麼電力電子器件在電能質量治理中得以運用呢？如果有興趣對電力電子器件進行了解，請往下看及參閱接下來推出介紹電力電子技術的幾篇文章。

1、什麼是電力電子器件？

根據定義：電力電子器件（power electronic device）是直接用在處理電能的主電路中，實現電能的變換或控製的電子器件。

（備注：電氣設備或電力係統中，直接承擔電能的變換或控製任務的電路。）

2、電力電子器件的一般特征

處理電功率的能力大；工作在開關狀態；需要信息電子電路驅動和控製；產生熱量大。

3、電力電子器件的功率損耗

電力電子器件的損耗分為：通態損耗、斷態損耗、開關損耗（開通損耗、關斷損耗）。

通態損耗是電力電子器件功率損耗的主要成因。當器件的開關頻率較高時，開關損耗會隨之增大而可能成為器件功率損耗的主要因素。

4、電力電子器件分類

1）按照器件能夠被控製電路信號所控製的程度，分為以下三類：

2）按照器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況分為三類： 

3）按照驅動信號的性質分類，有如下兩類：

（1）電流驅動型 

通過從控製端注入或者抽出電流來實現導通或者關斷的控製；

SCR、GTO及GTR屬電流驅動型器件。

（2）電壓驅動型

    僅通過在控製端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現導通或者關斷的控製；

    功率MOSFET、IGBT及PIC為電壓驅動型器件。

4）按照驅動信號的波形分類，有如下兩類：

（1）脈衝觸發型

通過在控製端施加一個電壓或電流的脈衝信號來實現器件的開通或者關斷的控製。

（2）電平控製型 

必須通過持續在控製端和公共端之間施加一定電平的電壓或電流信號來使器件開通並維持在導通狀態或者關斷並維持在阻斷狀態。

（備注：電平是電壓平台——電壓的高低狀態，習慣常用“1”和“0”表示高電平和低電。電平的高低也是相對的，1V相對於2V是低電平，相對於0.5V是高電平。且電平控製方式發出的控製信號是一個連續的電平信號(如“1”）直到改變控製要求（電平信號變為“0”）；

 脈衝指的是電平狀態突變，既可以是突然升高（脈衝的上升沿），也可以是突然降低（脈衝的下降沿）．一般脈衝在電平突變後，又會在很短的時間內恢複原來的電平狀態。且脈衝控製方式是控製信號不是一個連續的電平信號，而隻是一個脈衝信號，如按一下啟動按鈕，手一鬆，按鈕就彈起來了。）

備注：電能質量治理設備根據自身實現的功能和造價成本的需求采用不同特性的電力電子器件作為自身的結體。如靜止無功補償發生器（SVG），需要通過大電流、通斷可迅速控製，所以大部分廠商采用IGBT作為控製器件。

    如果想深入了解電力電子器件，推薦查閱王兆安老師和黃俊老師編寫的《電力電子技術》 機械工業出版社。

      經常出國的小夥伴，可能納悶為什麼部分國家跟中國一樣采用220V的民用電，卻又有部分國家例如美國采用110V的民用電？這究竟是為什麼呢？如有興趣了解，請往下閱讀，這裏將告訴您真相》》》

      首先來個溫馨提醒》》》

      早些年出過國的夥伴有遇到過如下圖這種情況嗎？由於攜帶的用電設備輸入電壓範圍跟旅行當地國不同而不能正常使用。現今依然不少用電設備不能滿足全球用電電壓範圍，下麵給大家整理出世界主要國家的民用電電壓等級，請了解》》》

      根據官方不完全統計。使用110~130V電壓等級的國家和地區有美國、加拿大、巴拿馬、古巴、黎巴嫩、墨西哥等國和中國台灣等三十多個國家和地區。    使用220V~230V的有英國、德國、法國、中國、新加坡、香港(200V)、意大利、西班牙、希臘、奧地利、荷蘭、菲律、泰國、挪威、新加坡、印度、紐西蘭、澳洲等120個國家和地區。那麼這些國家和地區的電壓等級為什麼不一樣呢？這還得從兩位世紀偉人愛迪生和特斯拉說起》》》

     在電力使用的早期曆史中，愛迪生的通用電力公司首先在美國使用110V電壓為客戶供給直流電。

      為啥選110V呢?  

      因為電壓越高，發電機的絕緣材料就要求越高，降低電壓就能降低絕緣，使得發電機製造的更加緊湊，所以選擇了100V左右。而定110V這個數，一方麵有人認為可能是因為愛迪生老先生憑經驗拍出一個安全些的人體電壓，而且他製作的碳絲白熾燈，在110V電壓下運行良好，愛迪生認為這是配電中安全經濟的電壓。高了觸電就危險，低了燈泡發亮效果不好。    另一方麵可能是為了計算方便，100多年前沒有計算機，計算變壓器的端口電壓有如下公式：                   

          E=4.44fNΦm   

      其中E：感應電動勢，f：頻率，N：線圈匝數，Φm：單匝線圈的最大磁通量(m是max的意思)。取E=110V、220V這樣的電壓等級，把4.44除到等式左邊來，fNΦm就基本可以等於一個整數。這樣大大方便了參數的計算，也就方便了設備的製造。 

      而後幾年，特斯拉發明了3相的240V交流電，但出於安全考慮他也把電壓降低到了110V，並最終在西屋電氣公司的資助下，他的交流電體係成為了美國的供電標準。因為美國采用的是英製單位（12進製），為計算方便，標準確定為110V/60Hz的規格。

      接下來故事主角從美國轉移到了歐洲》》》    

      商用交流電大獲成功之後，歐洲迅速引進了交流發電、饋電技術。歐洲除英國外均使用公製單位（10進製），為計算方便將頻率改為了50Hz。後因110V電壓較低，同功率下，比220V時電流大，用銅多，電網傳輸損耗較大，所以當時處於歐洲壟斷地位的德國AEG公司主導將電壓規格改為了220V。此電壓規格由110V倍壓而來，技術改造相對最簡單，於是在歐洲國家就形成了220V/50Hz的交流電網標準。因為二戰後歐洲還沒有太多的電力設施和用電設備，所以這次改變成本並不是很大。

      後來，美國也考慮改用220V來提供市電，但是隨著家庭中適配110V電壓的家用電器增多，已經錯過了最佳時機。如果強行更改電壓規格，不僅會淘汰大量現役電器和設備造成太大浪費，相信也會搞的民怨載道。最後妥協的方案是：220V電力進入家庭後再分為110V來給大部分電器供電，像電爐、電烘幹機等大功率電器則用220V。

       那麼中國的選擇呢？》》》   

       由於中國曆史原因，電力出現在中國的半殖民時期，最早的交流電網並沒有統一的標準，隻是局部的小型電網，設備由各發達工業國提供，規格自然五花八門。1949年以後，中國的工業化全麵轉向蘇聯模式，電網建設也遵照蘇聯標準，而蘇聯采用的也是歐洲標準，於是220V/50Hz最終定為中國的電網標準。    其中，由於曆史遺留問題，建國後東北地區及上海市的部分原租界地區，用的仍是110V電壓標準，直到上世紀60年代後期，才統一使用220V電壓。

      奇葩的日本》》》   

      電壓采用100V。日本經濟產業省資源能源廳的說法是“一旦觸電時，低電壓對人體的衝擊小，為防止事故的發生和重視安全性采用100V”。業界人士的說法“在統一電壓的大正時代，市麵上普及的燈泡都是100V”。雖然想和美國當時的電壓110V相符，但“如果采用110V的話，燈泡的壽命會變短，所以下調到100V。到這裏，不得不說真會想。

      另類比較:110V和220V到底哪個安全?   

      引起觸電死亡的確實是電流而不是電壓。根據歐姆定律I=U/R，人在碰觸110V和220V時電阻基本是不變的，於是電壓越高當然通過人體的電流就越大，所以還是低壓更安全。

      人體的安全電壓是36V，也有24V這一檔，是根據不同的環境定的，幹燥環境安全電壓就可以高一些。

     110V和220V哪個更加經濟？  

    1、輸送同樣的功率，220V比110V損耗少；

    4、220V的市電是50Hz，與110V頻率60Hz相比較，電動機功率體積比更小，能節約很多製造電機的材料。

     電壓等級不同增加國際化產品研發投入》》》   

     從經濟角度考慮，世界各地采用不同電壓等級，也增加工業產品的研發、生產投入。如北美的民用電壓等級是110V，工業用電的三相電是480V，而國內的三相電是380V。工業品的電壓輸入範圍一般不會有那麼大的跨度，這麼一來，在研發、生產產品的過程中，要重新設置元器件參數（耐壓等級等等）、環境測試等等。這樣在針對同一款功能的產品，在針對不同運用電壓等級的國家市場的研發、生產投入大大增加。

如果不是有實力、有信心去打開國外市場的公司，很多廠家都不願意花那麼大的精力去研發符合國外標準的產品。

    整篇長篇大論下來，估計大家都知道世界主要地區的民用電壓等級為什麼不一樣啦。希望大家有所收獲，謝謝閱讀！          （本文部分內容，部分來自網絡內容，部分內容個人觀點。）