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摘 要：社会经济的迅速发展，对配电网电能质量提出了更高的要求。本文阐述了电压暂降的基本概念、电压暂降的成因,对引起电压暂降的主要因素进行了分析，并提出了若干有效措施以缓解和抑制电压暂降。
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关键词：电能质量；电压暂降；电力系统；应对措施；
前言
很多电压暂降事故发生时连日光灯闪动都没有，大多数机器仍在工作，但有些机器的确停机了。经研究，现在的工业生产中，电子电力设备大量应用，如PLC、变频器、总线、接触器、继电器、控制器等，而这些元器件对电压暂降的非常敏感，一旦这些元器件因电压暂降停止工作，整套设备或流水线都会受到影响。
一、电压暂降的定义
电压暂降或下跌是指供电电压有效值在短时间内突然下降又回升恢复的现象。在电网中这种现象的持续时间大多为0.5～1.5s。目前，我国还没有制订该项国家标准。国际上对电压暂降主要有两种定义：国际电气与电子工程师协会（IEEE）定义和际电工委员会（IEC）定义。（1）IEEE的定义：在IEEE Std 1159-1995(R2001)中，电压暂降称为电压凹陷(voltage sag)，是指供电系统某点电压有效值短时下降后又恢复到标称值附近的现象。（2）IEC 的定义：在IEC 61000-2-8(2002-11)中，对电压暂降 (电压骤降voltage dip)的定义及主要技术指标描述如下：电压暂降（Voltage dip）指供电电压突然减小到规定的暂降限值以下，随即在短时间隔后恢复。电压暂降深度（depth of voltage dip）指基准电压（reference voltage）和残余电压（residual voltage）之差。常选择供电母线额定电压（nominal voltage）作为基准电压。记录电压暂降期间的最小电压有效值称之为残余电压。电压幅值一般表示为基准电压的P.U.值（Per unit）。电压暂降持续时间（duration of voltage dip）指电压下降至小于电压暂降起始门槛时刻到上升至结束门槛值的时刻之间的时间(10ms-180s)。
二、电压暂降的成因
导致电压暂降的原因非常复杂，有自然因素，如雷击、输电线舞动、杂物搭线引起短路。也有人为因素，如车辆撞杆，建筑施工造成埋地线路破坏等。有供电企业设备故障情况下保护动作的因素。也有用电企业内部的因素，如感应电动机的启动以及误操作短路。总体上分为三大类：
1、故障引起的电压暂降
电力系统故障是引起电压暂降主要原因之一。电力系统在运行过程中，雷击造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作；大风造成树枝碰线等原因都会引起电力系统短路故障。如果故障发生在系统的辐射方式配电区域,保护动作将导致供电中断；如果设备与故障发生地点距离较远,则短路故障可能只造成电压暂降。如变电站某条出线若发生短路故障,保护装置动作将其隔离,与此变电站相连的其他线路将经受电压暂降,这种电压暂降占到总数的70% 以上。
2、变压器投运引起的电压暂降
在变压器投运时，由于铁心的饱和特性，会在送电端产生最大达到8~10 倍额定电流的励磁涌流，涌流的大小与电压初相角和铁心饱和程度有关。在交流电路中，磁通总是落后电压90°相位角。如果在合闸瞬间，电压刚好达到最大值，则磁通的瞬间值刚好为零，即铁心中一开始就建立了稳态磁通，在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。反之，若合闸瞬间电压为零，则涌流最大，暂降程度也就最深。
3、感应电动机启动引起的电压暂降
感应电动机广泛应用于现代的工农业生产和日常工作中，在电网的总负荷中，感应电动机用电量约占60%。感应电动机启动时，将从电源汲取比正常工作时大得多的电流，其典型值为额定工作电流的5~6 倍，从而产生电压暂降。
三、电压暂降的应对措施
为减少电压暂降对敏感负荷的影响，仅从电力系统着手，无法彻底防止问题的发生。由于用户对电能质量的要求日益多样，因此从技术成本上考虑，对电压暂降问题采取的措施要从供电部门、用户与用电设备厂商等多方面考虑。
供电企业方面：
减少故障次数
这是最直接的方法。减少短路故障数目不仅可减少电压暂降的发生,也可减少供电中断事故。供电企业目前采取各种方法来减少故障发生的频度，如加装线路避雷器、屏蔽线等方法减少雷击故障次数；定期清理线路通道减少树枝碰线造成故障的次数；加装线路驱鸟器来减少动物造成短路故障的次数；电杆贴防撞警示反光膜来减少汽车撞杆造成短路故障的次数；分段器桩头、避雷器接线桩头加装绝缘护套短路故障的次数。当然,就个别情形而言,仍有改进的余地，应当通过全面衡量用电设备跳闸与各种提高供电质量措施之间的经济利益关系,来确定合理的方案，同时要研究将最新的科技方法应用到电力系统中来打造更加坚强的电网。
缩短故障时间
缩短故障清除时间虽然不能减少电压暂降发生的次数, 但却能明显地减少电压暂降的深度及持续时间。这需要对保护技术加以改进, 在输电网中故障切除时间已经很短, 需要断路器和继电器的进一步更新换代才行，在配电网中则较易获得明显的改善, 如加装有限流作用的熔断器。这种熔断器能够在半个周期内清除故障,使得电压暂降的持续时间很少超过1个周波。由于保险丝极少误动作,因此能够有效地缩短故障清除时间。另外,采用快速故障限流器也能在一两个周期内大大减小故障电流的幅值,缓解电压跌落的持续时间。
改变供电方式
通过供电方式的改变,可以有效降低电压暂降问题的严重性。如采用母线分段或多设配电站的方法限制同一供电母线上的架空馈线数；关键位置处装设电源，该电源将在远距离故障引起的电压暂降期间保持电压水平；系统中的关键位置安装限流线圈,以增加与故障点间的电气距离；对于高敏感负荷,可以考虑由两个或更多电源供电。
用电企业方面：
在供电网络与用户设备之间装设缓解设备
应用最普遍的缓解电压暂降的方法就是在系统和敏感负荷之间装设蓄电池储能系统( B E S S ) 、动态不间断电源( D U P S ) 、机械切换开关( D U R ) 、超导磁能系统(SMES)、静止电子分接开关(SETC)、固态切换开关(SSTS)、静止无功补偿器(SVC)、不间断电源(UPS)。对大负荷来说采用动态电压恢复器（DVR）是一个可行的解决方法。
提高用电设备的抗扰能力
提高用电设备的抗扰能力，是解决由于电压暂降引起设备跳闸的最有效的方法。用户在投入生产前要根据电力企业要求购买设计、制造满足要求的设备，尤其是部分大型设备，用户可依据当地电能质量的水平，提出电能质量扰动抵御能力的要求。
设备制造商方面：
设备制造商而言, 应对设备灵敏性进行研究, 使设备具备对某种程度内电压暂降的免疫力, 制造部门提供的产品说明书中应有类似SEMI电压容限曲线,并标明该曲线的适用条件。
四、电压暂降的解决方法
由于我国目前没有电源电压暂降的标准，因此难以在数值上判定电压暂降的责任。根据国外经验，在发达国家实行用户定制电力技术（Custom Power），将电力电子装置或称静态控制器用于配电系统，以向对电能质量敏感的用户所提供的电力达到用户所需可靠性水平和电能质量水平，同时针对不同用户的具体需求制定可靠性电价和赔偿机制。
我国目前采取的方法是由用电企业邀请专业治理厂家到现场进行调研，制定整治方案，对生产线上常用的关键设备和敏感元器件进行抗电压暂降性能测试。在大量试验数据的基础上，结合实际情况，推荐一种面向生产设备和敏感工艺电气元器件，并采用软件、硬件相结合的综合治理方案。硬件治理，利用动态电压暂降补偿器，对抗电压暂降性能较差的敏感设备进行保护；软件治理，根据各种工艺的不同要求对某些敏感设备进行软件参数调整，增强其电压暂降免疫能力并同时满足加工工艺的要求。
五、结语
随着新型电力电子设备在电力系统中的广泛应用，电压暂降已日益成为电力设备安全运行的一大隐患，电力部门有责任为用户提供本系统电压暂降的详细信息，用户应根据实际情况选购新设备，或者为保证设备的安全运行采取必要的技术措施；而设备制造行业也应重视设备对电压暂降的敏感程度，及提供相应的技术参数描述设备对电压暂降的免疫能力。总之，解决电压暂降所带来问题的关键在于电力部门、电力用户和设备制造商的密切合作。
参考文献:
[1] 肖湘宁. 电能质量分析与控制[M ]. 北京:中国电力出版社, 2002
[2] 陈志业,李鹏. 电能质量研究――电压暂降及其治理[J ]. 机械工业标准化与质量, 2002, (5)
[3] 肖湘宁,徐永海. 电能质量问题剖析[J ]. 电网技术, 2001, (3).
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发表于 2018-7-16 20:41:29