電網(wǎng)電壓波動對客戶用電的影響與防范

韓博　楊樂

摘要：電壓波動是影響功率質(zhì)量的主要問題之一。本文根據(jù)配電設(shè)備的性能和操作參數(shù)的調(diào)查，分析了提高耐電壓波動能力的技術(shù)方案，以降低設(shè)備對電壓波動和短期中斷的靈敏度。

關(guān)鍵詞：電壓波動;用電;防范措施

一、電壓波動的形成原因

在某個(gè)期間，電壓發(fā)生了很大的變化，偏離了被稱為電壓變動的額定值。當(dāng)電壓變化率超過1%時(shí)，被稱為“夏普改變”。

在配電系統(tǒng)中如果發(fā)生短路故障或雷擊等，電力網(wǎng)的無功功率就會不平衡，產(chǎn)生電壓變動。與雷電放電相比，短路電路故障引起尖銳的電壓變化。配電線路有短路問題時(shí)，保護(hù)工作會切斷故障點(diǎn)，自動回收。這樣，故障電源線上的所有用戶在短時(shí)間內(nèi)被切斷。另一方面，對于同一電源總線的其他用戶，其通常產(chǎn)生一次電壓變動。再閉路處理失敗時(shí)，故障線再次被切斷，線路上的用戶長時(shí)間停電，相鄰的用戶受電壓變動的影響。一般來說，由短路電路引起的電壓變動是由三相短路故障引起的對稱電壓變動，另一方是由單相接地短路引起的不對稱電壓變動。在配電系統(tǒng)中，短路故障的大部分屬于單相接地，是導(dǎo)致電壓波動的重要因素。

二、電壓波動的危害

在電壓變動條件下電力網(wǎng)和用戶的電器操作的有害性主要如下所示：

第一，引起電壓波形畸變，改善電網(wǎng)的高階諧波，產(chǎn)生過電壓，對網(wǎng)絡(luò)及裝置產(chǎn)生較大影響。

第二，終止若干無效功率補(bǔ)償裝置，削弱無效功率補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)，從而增加網(wǎng)絡(luò)線路損耗。

第三，幾個(gè)配電設(shè)備不工作。而且，它直接影響用戶的正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。

第四，危險(xiǎn)輸電網(wǎng)的安全運(yùn)行，導(dǎo)致電壓崩潰，導(dǎo)致電力網(wǎng)部分崩潰。

近年來，日本國內(nèi)的配電控制系統(tǒng)廣泛使用交流接觸器。根據(jù)電磁交流器的實(shí)際特性和動作原理，在電力系統(tǒng)中發(fā)生電壓變動的情況下，短時(shí)間切斷電磁交流器的工作線圈。而且，它減少了依賴于電流的靜態(tài)動態(tài)鐵芯的吸引，以保持吸引。當(dāng)吸引小于解除彈簧的彈力時(shí)，接觸器會自動釋放。電磁式交流接觸器的動作特性如下。通常，臨界釋放電壓約為工作電壓的20%～70%，電磁AC接觸器通常約為標(biāo)稱電壓的50%，當(dāng)持續(xù)時(shí)間超過一個(gè)周期時(shí)，接觸器被釋放。這不僅會給企業(yè)帶來特定的經(jīng)濟(jì)損失，也可能造成火災(zāi)、爆炸和事故。

三、電壓波動的抑制措施

導(dǎo)致電壓變動和短期中斷的因素比較復(fù)雜，很多無法控制。因此，從形成原因回避電壓變動非常困難，可以說完全不能避免。在另一個(gè)方向上，電壓變動造成的巨大危害是由于機(jī)器大部分對其敏感。通過降低設(shè)備對電壓變動的靈敏度，可以提高電器的抗故障性，并且可以盡量減少用戶的損失。因此，為了降低電壓變動和短期中斷的影響，必須依靠電力公司、機(jī)器制造商、電力利用者的共同作業(yè)。

1.加強(qiáng)電網(wǎng)的維護(hù)與檢查，減少配電網(wǎng)的故障

線路中斷的主要原因有：安裝線避雷器，在時(shí)間內(nèi)清除樹的屏障，選擇絕緣導(dǎo)體，合理選擇線跨度和掛鉤進(jìn)行調(diào)整，防止污染清洗。為了有效避免配電網(wǎng)發(fā)生安全性事故，加強(qiáng)了對埋設(shè)電纜和架空線路的外部破壞的監(jiān)視和防止。

2.減弱設(shè)備對電壓波動的敏捷度是行之有效的辦法

通過對幾個(gè)企業(yè)使用電器的調(diào)查，情況如下：低電壓斷路器的重要保護(hù)功能，RDW1智能電路斷路器延遲時(shí)間等：瞬時(shí)、1s、3s、5s四個(gè)類別。但是，在電壓損失的情況下，因?yàn)樗查g選擇電路斷路器，所以當(dāng)柵極電壓發(fā)生變動時(shí)，電壓保護(hù)的損失頻繁地起作用。

寧波北區(qū)污水處理設(shè)施：企業(yè)的電力負(fù)荷主要是大規(guī)模電機(jī)（單體容量超過100kW），其啟動補(bǔ)償采用角度模式。由于功率網(wǎng)格波動（瞬時(shí)電壓損失）短時(shí)間，許多電機(jī)脈沖電流導(dǎo)致變壓器保護(hù)過電流時(shí)間限制操作。企業(yè)低壓設(shè)備的一部分選擇三菱（三菱）AE1000SW框架斷路器。電路斷路器具有電壓損耗延遲的函數(shù)。時(shí)間延遲可以在一瞬間分成1s、3s、5s等類型。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常使用電壓損耗瞬時(shí)作用（類似于上述）。當(dāng)柵極電壓波動時(shí)，電壓瞬時(shí)函數(shù)的損耗也是低電壓斷路器電壓保護(hù)頻繁損失的主要原因。

鎮(zhèn)海供水公司：公司的低壓控制電路將保持原有的電磁AC接觸器工作模式。當(dāng)配電網(wǎng)的電壓變動小于標(biāo)稱電壓的50%時(shí)，接觸器釋放作用。

由此得出，降低電網(wǎng)電壓波動對用電用戶的影響的措施：

1.加強(qiáng)配電網(wǎng)的運(yùn)用和維護(hù)，減少配電網(wǎng)的故障率，避免短路故障引起的電壓變動。

2.注重設(shè)備選型與配置

（1）在設(shè)備齊全的情況下，用戶需要向制造商明確設(shè)備的對應(yīng)限制時(shí)間和電壓范圍的技術(shù)要求，合理選擇具有延遲功能的電路斷路器，或者RDW1智能電壓損失電路斷路器、DVKYC系列、NSFCI 100、400.630和永久磁體接觸器（諸如其他類型的永久磁體時(shí)間延遲接觸器）可以實(shí)現(xiàn)對電壓波動或網(wǎng)格電壓損失的識別，從而設(shè)備配置具有特定的反電壓波動能力。

（2）內(nèi)部配電網(wǎng)的保護(hù)應(yīng)注意相應(yīng)范圍（包括當(dāng)前設(shè)置值和工作時(shí)間限制值）。根據(jù)負(fù)載特性和重要性，通過調(diào)整內(nèi)部配電網(wǎng)的對應(yīng)鏈接參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)功率消耗的相對穩(wěn)定性。

（3）繼電保護(hù)及自動裝置電源應(yīng)選用直流供電系統(tǒng)。

3.加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行與保護(hù)

（1）根據(jù)相應(yīng)的繼電器保護(hù)配置、負(fù)載增減、配電變壓器參數(shù)和其他技術(shù)數(shù)據(jù)，周期性地執(zhí)行繼電器保護(hù)設(shè)置計(jì)算和設(shè)置。

（2）利用停電機(jī)會對配電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和對繼電器保護(hù)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)（特別是對低電壓斷路器的電壓損失時(shí)間限制的測試和調(diào)整）。

（3）對于感應(yīng)負(fù)載大的企業(yè)，對于生產(chǎn)線相對重要的大容量電機(jī)，必須配備電壓損失觸發(fā)自動延遲啟動裝置，以降低因電壓變動引起的啟動電流同步速度。

4.由于大容量電機(jī)的啟動而發(fā)生電壓變動時(shí)，要改善電機(jī)啟動模式，如從全啟動模式向步進(jìn)下降啟動模式轉(zhuǎn)移、從硬件啟動模式向軟啟動模式轉(zhuǎn)移、或是變電站短路容量的提高等會。

5.補(bǔ)償裝置的設(shè)定一般用戶可以選擇變壓器和其他比較經(jīng)濟(jì)的裝置。即，UPS對對對系統(tǒng)電壓變動敏感的UPS系統(tǒng)的電壓變動敏感的電源（SSS）的變動敏感。

總結(jié)：

電壓波動是一個(gè)非常嚴(yán)重的電力質(zhì)量問題，在未來值得我們深入研究。為了作為截止點(diǎn)調(diào)查用戶的配電設(shè)備的性能和操作參數(shù)，從降低設(shè)備電壓變動和對短期中斷的靈敏度的觀點(diǎn)出發(fā)，采取了通過在線動作有效提高顧客耐電壓變動性的技術(shù)對策。

參考文獻(xiàn)

[1]肖湘寧，韓民曉，徐永海，等.電能質(zhì)量分析與控制[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]劉悅，李勇，劉金陵.電能質(zhì)量電壓暫降問題及應(yīng)對方案[J].山東冶金，2008 ，30（5）：51-53.