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上海連航機(jī)電科技有限公司
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什么是電壓驟降?

時(shí)間：2021/12/10閱讀：326
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圖片 

一、什么是電壓驟降


微信圖片_20211210101114.jpg

▋  電壓驟降波形圖


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*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(xù)時(shí)間來說明。電壓驟降在電氣和電子工程師協(xié)會(huì)中的定義是，在電力供電系統(tǒng)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(nèi)恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。


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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(fā)生。由于發(fā)生的時(shí)間極短，需要在點(diǎn)網(wǎng)上安裝一個(gè)專用監(jiān)測儀表，否則很難判斷電壓驟降是否發(fā)生。


2

對IT及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)影響較大

一些對電壓驟降非常敏感的用戶及設(shè)施 (例如：半導(dǎo)體行業(yè)、電子數(shù)控設(shè)備、變速傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)裝置、IT產(chǎn)業(yè)設(shè)備企業(yè)等)一旦發(fā)生電壓驟降，帶來的損失將是巨大的。
1、對信息產(chǎn)業(yè)造成巨大的影響
自動(dòng)化控制裝置的誤動(dòng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的失靈等。


2、對敏感機(jī)械設(shè)備造成的危害

對直流發(fā)電機(jī)的危害，當(dāng)電壓低于正常的 80%時(shí)就極有可能發(fā)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(huì)造成控制程序紊亂現(xiàn)象發(fā)生。
對于變頻調(diào)速器，當(dāng)電壓在120s內(nèi)持續(xù)的低于70%時(shí)，就會(huì)被退出運(yùn)行。


3

已上升為重要的電能質(zhì)量問題

每次電壓驟降或者電壓波動(dòng)都會(huì)國民經(jīng)濟(jì)少則10萬-20萬元的經(jīng)濟(jì)損失，多則達(dá)到上百萬的經(jīng)濟(jì)損失。對敏感用戶而言90％以上的電能質(zhì)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(rèn)為是影響此類用電設(shè)備正常、安全運(yùn)行主要的電能質(zhì)量問題之一。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐洲和美國電力部門與用戶對電壓驟降的關(guān)注程度比對其他電能質(zhì)量問題的關(guān)注程度要強(qiáng)得多。這其中一個(gè)重要的因素是，在有關(guān)電能質(zhì)量的諸多原因中，由電壓驟降引起的用戶投訴占整個(gè)電能質(zhì)量問題的投訴的80%以上，而由諧波、開關(guān)操作過電壓等引起的電能質(zhì)量問題投訴占不到20％。磚家們認(rèn)為，電壓驟降已上升為重要的電能質(zhì)量問題，成為信息社會(huì)對供電質(zhì)量提出的新挑戰(zhàn)。

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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(tǒng)遭受無法預(yù)期的雷擊。動(dòng)物、外物的誤碰，狂風(fēng)及其他自然環(huán)境因素引起的線路故障，以及電源故障切換所產(chǎn)生的現(xiàn)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(tǒng)仍無法*避免的，電壓驟降發(fā)生的幾率遠(yuǎn)高于*斷電情況。據(jù)了解，國外的電力用戶．特別是一些對電能質(zhì)量要求比較高的企業(yè)，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(fèi)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%（這是供電公司的目標(biāo)吧，實(shí)際供電中要達(dá)到這么高的可靠性有一定難度)，按照一年365天計(jì)算，每年累計(jì)停電時(shí)間僅為數(shù)秒。然而，盡管有如此高的可靠性，電壓驟降每年仍可能會(huì)發(fā)生高達(dá)10次左右。雖然投資費(fèi)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(zhì)量問題(特別是電壓驟降所帶來的問題)進(jìn)行全面調(diào)查分析，敏感電力用戶開始認(rèn)識(shí)到一味要求電力公司從供電側(cè)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(diǎn)放到要求設(shè)備生產(chǎn)商提供的設(shè)備具有良好的抗電壓驟降的性能，并力求從企業(yè)用戶內(nèi)部的敏感設(shè)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(zhì)量問題的認(rèn)識(shí)，開始形成電能質(zhì)量方面的國際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一約束電力公司，設(shè)備生產(chǎn)商和制造企業(yè)。


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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(shè)備上治理都可以改善電能質(zhì)量，而花費(fèi)的費(fèi)用與時(shí)間卻不同。下圖所示為在不同層面上解決電壓驟降所花費(fèi)的成本。


微信圖片_20211210101124.jpg

▋  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(yīng)源頭治理到整條生產(chǎn)線的治理、設(shè)備級的治理，再到設(shè)備控制級的治理，治理費(fèi)用以數(shù)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(shè)備末端進(jìn)行治理，甚至是深入到設(shè)備內(nèi)部的電氣控制元器件處治埋。越是靠近末端進(jìn)行治理，所花費(fèi)成本越少，亦能達(dá)到同樣的治理效果。


2

供電系統(tǒng)采取的措施

1、降低電壓驟降發(fā)生的頻率，減少電路故障排除的時(shí)間。減少電路故障排除的時(shí)間也就是減少電壓驟降持續(xù)的時(shí)間，減少電壓驟降對機(jī)器設(shè)備造成的影響，以此減少造成的經(jīng)濟(jì)損失。為了減少排除故障的時(shí)間，一般電路使用的是靜態(tài)短路器和電流限流熔斷器。

2、改變電路網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，避免或降低電壓擾動(dòng)。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(shè)備的性能，導(dǎo)線加粗，針對敏感器材設(shè)備使用靈敏的防干擾保護(hù)措施，采用獨(dú)立回線，降低接地的電阻，避雷器配置和參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)等。


3

用戶側(cè)采取的措施

1、提高設(shè)備抵抗電壓驟降的能力。
使用電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組(MG)，利用電動(dòng)機(jī)的慣性當(dāng)電壓驟降發(fā)生時(shí)能夠保持發(fā)電機(jī)的電壓平穩(wěn)，電路變壓器使用磁諧振變壓器(CVT)，當(dāng)電路電壓驟降到正常電壓的70%時(shí)其仍能夠提供平穩(wěn)的電壓，缺點(diǎn)是體積比普通的變壓器稍大。

2、電路中安裝電壓補(bǔ)償?shù)难b置。
電路中安裝電壓補(bǔ)償裝置典型的就是安裝動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)和不間斷電源(UPS)。


UPS
電網(wǎng)電壓經(jīng)過AC-DC逆變器輸出直流電壓，供給DC-AC逆變器，輸出穩(wěn)定的交流電壓供給負(fù)載，同時(shí)，電網(wǎng)電壓對儲(chǔ)能電池充電。當(dāng)電網(wǎng)欠壓或突然掉電時(shí)，UPS電源開始工作，由儲(chǔ)能電池供給負(fù)載所需電源，維持正常的生產(chǎn)。由于生產(chǎn)需要，當(dāng)負(fù)載嚴(yán)重過載時(shí)，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負(fù)載供電UPS可以有效解決電壓驟降及短時(shí)間供電中斷等問題。另外，負(fù)荷的全部功率要通過UPS進(jìn)行變換后提供，增加了系統(tǒng)損耗，降低了效率。

DVR
將DVR串聯(lián)在敏感負(fù)荷上，發(fā)生電壓驟降時(shí)，帶脈沖寬度調(diào)制功能的DC-AC逆變器會(huì)合成一個(gè)幅值、頻率和波形受控的電壓，經(jīng)過串聯(lián)的升壓變壓器將這個(gè)電壓加到線路電壓上，可以在1/4周期內(nèi)對電壓驟降做出反應(yīng)，即將輸出的電壓升高到系統(tǒng)需要的電壓水平。逆變器的PWM調(diào)制波的基準(zhǔn)源為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，通過采集電壓波形與標(biāo)準(zhǔn)波進(jìn)行比較，能有效補(bǔ)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(nèi)外受關(guān)注的解決電壓驟降的裝置。雖然DVR串聯(lián)于線路中運(yùn)行，但由于只需補(bǔ)償電壓驟降部分的能量，所以，其設(shè)計(jì)功率只有負(fù)荷全部容量的1/5~1/3，價(jià)格優(yōu)于同容量的UPS，損耗也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于后者，具有顯著的技術(shù)先進(jìn)性。


 


隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，用戶對電能需求在高速增長，對電能質(zhì)量要求的不斷提高，減少電力系統(tǒng)電壓驟降的發(fā)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(yīng)商時(shí)，考慮的不只是更低的電價(jià)，還有更好的電能質(zhì)量。


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