試析電壓暫降的成因及抑制措施

李宏明

摘 要：隨著電壓暫降形成的危害和影響日益嚴重，目前已成為相關部門主要的關注對象。本文將闡述電壓暫降的成因，并探討緩解與抑制電壓暫降的相關措施，希望能對電力事業(yè)提供一些幫助。

關鍵詞：電壓暫降 重合閘裝置 成因 抑制

1、電壓暫降的成因

引發(fā)電壓暫降的原因主要體現(xiàn)在用戶和電力系統(tǒng)兩大方面。系統(tǒng)方面主要體現(xiàn)在輸配電系統(tǒng)發(fā)生雷擊、變壓器及電容器組的投切、開關操作、短路故障等事件，這些事件都會造成電壓暫降。其中導致電壓瞬間跌落的原因主要是系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時短路故障，且該故障引起的電壓暫降問題比較嚴重。用戶方面主要體現(xiàn)在大型感應電機的啟動、軋鋼機及電弧爐等沖擊性負荷的投運、用戶內(nèi)部短路等。

系統(tǒng)的瞬時短路故障會形成嚴重的電壓暫降，對敏感的工業(yè)生產(chǎn)的電氣設備具有較大的影響，容易給工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)帶來嚴重的經(jīng)濟損失。系統(tǒng)發(fā)生短路故障，可能會極大地降低故障點的電壓幅值，經(jīng)常會影響一定區(qū)域的用戶電壓出現(xiàn)暫降問題。若系統(tǒng)輻射方式配電區(qū)域發(fā)生故障，將會觸動保護工作，從而中斷供電；若故障發(fā)生地點離設備較遠，那么只可能會引起電壓暫降；若故障過于嚴重，會導致用電設備跳閘。引起設備跳閘的原因還包括大容量電動機啟動、電容器投切等負荷沖擊。此外，變電站的出線發(fā)生短路故障時，保護動作會自動進行隔離，導致與該變電站同母線上的線路發(fā)生一次電壓暫降，這種情況引起的電壓暫降所占比較高。為了保證用戶的持續(xù)供電，可采取一些常規(guī)的措施，如在供配電系統(tǒng)中安裝自動切換裝置和自動重合閘裝置，一般情況下，自動重合閘裝置的實際斷電時間在幾周波到幾秒內(nèi)，而自動切換裝置需0.5秒到幾秒內(nèi)。但當前故障的監(jiān)測到故障隔離最快需要0.06秒到0.12秒。因此，快速重合閘裝置動作排除瞬時故障時，必定也會導致相鄰線路發(fā)生電壓暫降，且重合閘動作失敗后會增加電壓暫降。而長期暴露的架空輸配電線路經(jīng)常發(fā)生瞬時故障，導致電壓暫降發(fā)生率要高過供電中斷，且電壓暫降現(xiàn)象在輸電線路中嚴重程度明顯高于配電線路。雷擊也是引起系統(tǒng)電壓暫降的主要原因。尤其在落雷較多的地區(qū)，雷擊過程中形成的絕緣子閃絡和避雷裝置動作放電都會觸動電壓波動，從而引發(fā)電壓暫降。這種暫降范圍較廣，持續(xù)時間超過100ns。由于電力系統(tǒng)的采用異步電機用戶較多，且異步電機在一些母線上的啟動過于頻繁，所以也需要重視它們所引起的電壓暫降。此外，電壓暫降的成因還包括開關操作、變壓器及電容器組的投切等。

2、電壓暫降的緩解與抑制措施

電壓暫降是瞬變電能質(zhì)量問題。電壓瞬變電能質(zhì)量問題主要體現(xiàn)有相位跳變、電壓暫升、電壓暫降、短時間中斷等。其中暫降也可稱為驟降，屬于危害最大的動態(tài)電壓質(zhì)量問題，發(fā)生率占比最高，且與其它電壓瞬變問題的解決方法存在互通點。

2.1 減少故障的發(fā)生頻率

減少故障的發(fā)生頻率既可以減少中斷供電情況，也可以減少電壓暫降的發(fā)生頻率。減少故障發(fā)生頻率是保證供電質(zhì)量最佳的方法，但想要真正發(fā)揮這種方法的效果并不簡單。其實短路故障在降低用戶的電能質(zhì)量的同時，同時也會對電力設備產(chǎn)生沖擊。因此，各相關部門都在盡量減少故障的發(fā)生頻率。當然，針對個別情形，這種方法還存在改進的空間。制定合理方案時，應全面考慮供電質(zhì)量保護措施和用電設備跳閘間的經(jīng)濟關系。

2.2 減少故障清除時間

減少故障清楚時間并不能減少電壓暫降的發(fā)生頻率，但可以減少其持續(xù)時間和深度。越快的切除故障，越有助于電壓水平的恢復，若能加快切斷故障的時間必將減小電壓暫降的影響，而這需要改進保護技術，需要保護裝置和斷路器技術的不斷更新，但是現(xiàn)階段斷路器技術已經(jīng)趨于成熟，斷路器切斷故障動作時間一般在20-30ms內(nèi)，這對電壓暫降的持續(xù)時間起到良好的緩解作用。

2.3 改變供電方式

改變供電方式能有效地降低電壓暫降的嚴重程度。這種方法的成本較高，具體的做法有以下幾點：

（1）敏感負荷周圍設置一臺電源，可以在遠距離故障造成電壓暫降時，保護電壓水平。

（2）通過多設配電站或母線分段的方法，同時對同一供電母線上的饋線數(shù)量進行限制。

（3）在系統(tǒng)的關鍵處，加裝分級保護，以拉遠故障點的電氣距離。

（4）高敏感負荷區(qū)，可設置兩個及以上的電源供電。

2.4 安裝緩解設備

在供電系統(tǒng)和用電設備的連接處安裝緩解設備，施緩解電壓瞬變最為普遍的方法。其中采用UPS（不間斷電源）能有效地解決供電中斷問題，同時也能對電壓暫降進行抑制但是一般功率較小。此外，抑制電壓暫降的設備還有動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器等。

2.5 增強用電設備的抗干擾能力增強用電設備抗干擾能力的方法主要有：

（1）在低功率、單相設備的直流母線上裝置更多的電容，如計算機、控制設備、電子設備等，這樣可以加強設備對電壓暫降的承受能力，大幅度提高設備的抵御能力。

（2）采用DC變換器，實現(xiàn)設備低電壓正常工作。

（3）變頻調(diào)速裝置對電壓暫降非常敏感，需要修改變頻器失壓保護的時限以躲過電壓暫降周期，有時還需要增加直流母線的電容量，以減少單相和相間故障造成的電壓暫降。另外通過改進整流器或換流器及其控制方法，可以提高變頻器對電壓暫降的承受能力。

（4）要想提高整體系統(tǒng)的抵御能力，還應分析檢查所有器件的抵御能力，如繼電器、傳感器、接觸器等，通過采用相應的措施，從而增強整體系統(tǒng)的抵御能力。

3、結(jié)語

電壓暫降的成因多種多樣，有不可避免的，也有隨機的，傳統(tǒng)的解決方法是通過結(jié)合各種方法，以減少可避免成因。但在實際情況中，應針對電壓暫降的成因，采取合適的緩解與抑制措施，才能有效地解決電能質(zhì)量問題。

參考文獻

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