電能質(zhì)量：對電壓驟降問(wèn)題的分析

電力現在被人們廣泛的使用，電能已成了人們使用最為普遍的能源了，電能也是一個(gè)國家的綜合國力和發(fā)展水平的一個(gè)重要的標志。保證電能的供應穩定關(guān)系到人們的正常生活生產(chǎn)的進(jìn)行，國家經(jīng)濟的運行和電網(wǎng)電氣設備的安全都有重要的意義。電能質(zhì)量的問(wèn)題已經(jīng)受到人們的普遍關(guān)注，關(guān)于電能的質(zhì)量標準也已經(jīng)陸續的頒布。但是和歐美日等發(fā)達國家相比，我們還存在一定的差距，對電壓問(wèn)題還沒(méi)有進(jìn)行過(guò)系統的研究，對電能的認識還停留在傳統的電壓，頻率偏差上。

電力配電系統中電壓的驟降是一中常見(jiàn)的電壓擾動(dòng)現象，其不論如何提高電力系統的可靠性，電壓驟降現象仍然存在，比如，大型發(fā)電機組的啟動(dòng)，電路的各種短路故障，因雷擊導致的電路保護動(dòng)作，倒閘開(kāi)關(guān)的操作等等這些現象都有很大可能造成電路電壓驟降的的情況發(fā)生。伴隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，人們對電路電壓的驟降越來(lái)越關(guān)注。

一、產(chǎn)生電壓驟降的原因

電能指標中一個(gè)重要的指標就是電壓驟降。電壓驟降是電能指標中的一項重要組成部分。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(tài)。

產(chǎn)生電壓驟降的因素是多方面的，主要原因有：大功率的用電設備突然啟動(dòng)或加載時(shí)，電力系統網(wǎng)絡(luò )遭受到雷擊，電路發(fā)生短路，電路保護措施檢測出現故障等。和電力線(xiàn)路停電相比，電壓驟降的現象發(fā)生的次數頻繁，人們很難容易察覺(jué)，為此處理起來(lái)相對比較困難。

二、電壓驟降造成的危害

由于電壓驟降現象發(fā)生比較頻繁，是影響電力系統電能質(zhì)量的主要因素，其能夠影響到電力系統中的每一個(gè)電力用戶(hù)。電力系統中的電力驟降現象的危害主要有：一是，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)，計算機系統的失靈等。二是，對敏感機械設備造成的危害，如對直流發(fā)電機的危害，當電壓低于正常的 80%時(shí)就極有可能發(fā)生電路跳閘事故，而對于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象發(fā)生，而對于變頻調速器，當電壓在120s內持續的低于70%時(shí)，就會(huì )被退出運行。四是，對人們的正常生產(chǎn)和生活帶來(lái)影響。五是，每次電壓驟降或者電壓波動(dòng)都會(huì )國民經(jīng)濟少則10萬(wàn)-20萬(wàn)元的經(jīng)濟損失，多則達到上百萬(wàn)的經(jīng)濟損失。

三、解決電壓驟降的措施

從以上可以看出電壓驟降給我們的生活帶來(lái)了諸多的危害，為此必須采取措施解決電壓驟降所造成的損失。解決電壓驟降問(wèn)題一般采取以下幾個(gè)措施：

(一)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的時(shí)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(jīng)濟損失。

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。

(二)改變電路網(wǎng)絡(luò )的系統設計，避免或降低電壓擾動(dòng)。這種措施主要是改變布線(xiàn)，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(xiàn)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(xiàn)，降低接地的電阻，避雷器配置和參數進(jìn)行改進(jìn)等。

(三)提高電路設備的抵抗電壓驟降的能力。比如，使用電動(dòng)機發(fā)電機組(MG)，利用電動(dòng)機的慣性當電壓驟降發(fā)生時(shí)能夠保持發(fā)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(shí)其仍能夠提供平穩的電壓，唯一缺點(diǎn)是體積比普通的變壓器稍大。

(四) 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(dòng)態(tài)電壓恢復期(DVR)和不間斷電源(UPS)。電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)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(shí)，電網(wǎng)電壓對儲能電池充電。當電網(wǎng)欠壓或突然掉電時(shí)，UPS電源開(kāi)始工作，由儲能電池供給負載所需電源，維持正常的生產(chǎn)。由于生產(chǎn)需要，當負載嚴重過(guò)載時(shí)，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負載供電UPS可以有效解決電壓驟降及短時(shí)間供電中斷等問(wèn)題。另外，負荷的全部功率要通過(guò)UPS進(jìn)行變換后提供，增加了系統損耗，降低了效率。

當DVR串聯(lián)在敏感負荷上，發(fā)生電壓驟降時(shí)，帶脈沖寬度調制功能的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(guò)串聯(lián)的升壓變壓器將這個(gè)電壓加到線(xiàn)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(guò)采集電壓波形與標準波進(jìn)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(guān)注的解決電壓驟降的裝置。雖然DVR串聯(lián)于線(xiàn)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(jià)格優(yōu)于同容量的UPS，損耗也遠遠低于后者，具有顯著(zhù)的技術(shù)先進(jìn)性。

四、結論

由以上可知，電能質(zhì)量問(wèn)題中電壓驟降是一個(gè)特別突出的問(wèn)題，減少電力系統損失的關(guān)鍵在于，當電壓驟降發(fā)生時(shí)能夠迅速，及時(shí)的進(jìn)行有效的控制和處理。電壓質(zhì)量檢測網(wǎng)絡(luò )要不斷的健全完善，提高電能質(zhì)量的全面檢測能力，提高電力用戶(hù)對電壓驟降問(wèn)題的正確認識，對電力驟降問(wèn)題較為敏感的電力用戶(hù)要幫助改善電路等措施減少電壓驟降所帶來(lái)的危害。減少電壓驟降不僅對電網(wǎng)安全意義重大，而且對國家的經(jīng)濟運行也有重要意義。

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