電壓驟降原因及防治

時間：2023-09-05 09:09:11 來源：www.bdhuanzheng.com 作者：瀏覽次數：170次

一、什么是電壓驟降

電壓驟降也稱電壓暫降(voltage sag或voltage dip)是指供電電壓有效值的突然下降或幾乎完全損失，然后又回升至正常值附近。電壓驟降一般采用保留電壓和持續時間來說明。電壓驟降在電氣和電子工程師協會中的定義是，在電力供電系統中電壓的工頻有效值突然下降到了其額定值的10%-90%，并在隨后短暫的1min中之內恢復正常的工作狀態。

電壓驟降波形圖

二、電壓驟降的危害

1、對公共用戶影響較小

電壓驟降對許多用戶特別是公共、民用建筑用戶的影響很小，有的甚至覺察不出它的發生。由于發生的時間極短，需要在點網上安裝一個專用監測儀表，否則很難判斷電壓驟降是否發生。

2、對IT及半導體產業影響較大

一些對電壓驟降非常敏感的用戶及設施 (例如：半導體行業、電子數控設備、變速傳動的電動機裝置、IT產業設備企業等)一旦發生電壓驟降，帶來的損失將是巨大的。

(1)、對信息產業造成巨大的影響
自動化控制裝置的誤動，計算機系統的失靈等。

(2)對敏感機械設備造成的危害對直流發電機的危害，當電壓低于正常的 80%時就極有可能發生電路跳閘事故。

對于PLC控制器，每次電壓驟降或電路短路都會造成控制程序紊亂現象發生。
對于變頻調速器，當電壓在120s內持續的低于70%時，就會被退出運行。

3已上升為最重要的電能質量問題

每次電壓驟降或者電壓波動都會國民經濟少則10萬-20萬元的經濟損失，多則達到上百萬的經濟損失。

對敏感用戶而言90％以上的電能質量問題是出自于電壓驟降帶來的問題，因此電壓驟降已被認為是影響此類用電設備正常、安全運行最主要的電能質量問題之一。

據統計，在歐洲和美國電力部門與用戶對電壓驟降的關注程度比對其他電能質量問題的關注程度要強得多。這其中一個重要的因素是，在有關電能質量的諸多原因中，由電壓驟降引起的用戶投訴占整個電能質量問題的投訴的80%以上，而由諧波、開關操作過電壓等引起的電能質量問題投訴占不到20％。磚家們認為，電壓驟降已上升為最重要的電能質量問題，成為信息社會對供電質量提出的新挑戰。

三、電壓驟降是無法避免的

1、再高供電可靠性也無法避免

造成電壓驟降的原因很多，如電力系統遭受無法預期的雷擊。動物、外物的誤碰，狂風及其他自然環境因素引起的線路故障，以及電源故障切換所產生的現象等。所有這些故障所引起的瞬問斷電或電壓驟降是目前電力系統仍無法完全避免的，電壓驟降發生的幾率遠高于完全斷電情況。據了解，國外的電力用戶．特別是一些對電能質量要求比較高的企業，在遇到電壓驟降問題的初期多要求電力公司能夠提高供電可靠性。這一做法，大大增加了初期投資費用，然而電壓驟降的問題卻始終沒法得到有效解決。以供電可靠性99.99999%（這是供電公司的終極目標吧，實際供電中要達到這么高的可靠性有一定難度)，按照一年365天計算，每年累計停電時間僅為數秒。然而，盡管有如此高的可靠性，電壓驟降每年仍可能會發生高達10次左右。雖然投資費用很大，但對電壓驟降的抑制效果并不佳。

2、需不同治理方案多管齊下

通過多年對電能質量問題(特別是電壓驟降所帶來的問題)進行全面調查分析，敏感電力用戶開始認識到一味要求電力公司從供電側提高供電可靠性對解決電壓驟降意義并不大。從而逐步將焦點放到要求設備生產商提供的設備具有良好的抗電壓驟降的性能，并力求從企業用戶內部的敏感設備著手來解決電能驟降造成的影響。

通過不斷研究及逐步加深對電能質量問題的認識，開始形成電能質量方面的國際標準和行業標準，統一約束電力公司，設備生產商和制造企業。

四、電壓驟降的治理

1、不同方案的成本問題

從理論上來說，在任何一級設備上治理都可以改善電能質量，而花費的費用與時間卻不同。下圖所示為在不同層面上解決電壓驟降所花費的成本。

不同治理方案的成本

從圖中可以看出，電壓驟降從電力供應源頭治理到整條生產線的治理、設備級的治理，再到設備控制級的治理，治理費用以數量級的比例下降。因此從治理成本及有效性來說，更提倡在設備末端進行治理，甚至是深入到設備內部的電氣控制元器件處治埋。越是靠近末端進行治理，所花費成本越少，亦能達到同樣的治理效果。

2、供電系統采取的措施

1、降低電壓驟降發生的頻率，減少電路故障排除的時間。減少電路故障排除的時間也就是減少電壓驟降持續的時間，減少電壓驟降對機器設備造成的影響，以此減少造成的經濟損失。為了減少排除故障的時間，一般電路使用的是靜態短路器和電流限流熔斷器。
2、改變電路網絡的系統設計，避免或降低電壓擾動。這種措施主要是改變布線，使用特種的變壓器，比如k型的變壓器，提高設備的性能，導線加粗，針對敏感器材設備使用靈敏的防干擾保護措施，采用獨立回線，降低接地的電阻，避雷器配置和參數進行改進等。

3、用戶側采取的措施

1、提高設備抵抗電壓驟降的能力。使用電動機發電機組(MG)，利用電動機的慣性當電壓驟降發生時能夠保持發電機的電壓平穩，電路變壓器使用磁諧振變壓器(CVT)，當電路電壓驟降到正常電壓的70%時其仍能夠提供平穩的電壓，唯一缺點是體積比普通的變壓器稍大。
2、電路中安裝電壓補償的裝置。電路中安裝電壓補償裝置最典型的就是安裝動態電壓恢復器(DVR)和不間斷電源(UPS)。UPS電網電壓經過AC-DC逆變器輸出直流電壓，供給DC-AC逆變器，輸出穩定的交流電壓供給負載，同時，電網電壓對儲能電池充電。當電網欠壓或突然掉電時，UPS電源開始工作，由儲能電池供給負載所需電源，維持正常的生產。由于生產需要，當負載嚴重過載時，由電網電壓經整流直接給負載供電UPS可以有效解決電壓驟降及短時間供電中斷等問題。另外，負荷的全部功率要通過UPS進行變換后提供，增加了系統損耗，降低了效率。
DVR將DVR串聯在敏感負荷上，發生電壓驟降時，帶脈沖寬度調制功能的DC-AC逆變器會合成一個幅值、頻率和波形受控的電壓，經過串聯的升壓變壓器將這個電壓加到線路電壓上，可以在1/4周期內對電壓驟降做出反應，即將輸出的電壓升高到系統需要的電壓水平。逆變器的PWM調制波的基準源為標準的正弦波，通過采集電壓波形與標準波進行比較，能有效補償電壓諧波。提供電壓提升的能量是由直流電容器供給的。
DVR是目前國內外最受關注的解決電壓驟降的裝置。雖然DVR串聯于線路中運行，但由于只需補償電壓驟降部分的能量，所以，其設計功率只有負荷全部容量的1/5~1/3，價格優于同容量的UPS，損耗也遠遠低于后者，具有顯著的技術先進性。

隨著電力系統規模的日益擴大，用戶對電能需求在高速增長，對電能質量要求的不斷提高，減少電力系統電壓驟降的發生，需要供電公司和用戶的共同努力。在未來電力市場中，也許用戶選擇電力供應商時，考慮的不只是更低的電價，還有更好的電能質量

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