電壓暫降(又稱電壓驟降、電壓凹陷或電壓跌落),按照電氣與電子工程師協(xié)會IEEE的定義,電壓暫降是指工頻條件下電壓均方根值減小到0.1---0.9倍額定電壓之間、持續(xù)時間為0.5周波(以我國工頻50HZ算,1周波是20毫秒)至1分鐘的短時間電壓變動現(xiàn)象。電壓暫降的幅值、持續(xù)時間和相位跳變是標(biāo)稱電壓暫降的最重要的三個特征量。
當(dāng)輸配電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障、大容量感應(yīng)電機(jī)啟動、雷擊、開關(guān)操作、變壓器以及電容器組投切等事件時,均可引起電壓暫降。其中,短路故障、大容量感應(yīng)電機(jī)啟動和雷擊是引起電壓暫降的最主要原因。
1) 短路故障引起的電壓暫降。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,根據(jù)與故障點(diǎn)間的距離,各母線會出現(xiàn)不同程度的電壓暫降。由于這類故障發(fā)生概率比較大,所以也是敏感設(shè)備跳機(jī)或誤動作的主要原因,三相短路故障引起的電壓暫降最為嚴(yán)重。
2) 大容量感應(yīng)電機(jī)啟動引起的電壓暫降。在電網(wǎng)總負(fù)荷中,感應(yīng)電動機(jī)用電量約占60% 以上。大容量感應(yīng)電動機(jī)啟動時,定子電流明顯增大,可高達(dá)額定電流的5至6倍,從而引起所接母線發(fā)生電壓暫降。電壓暫降嚴(yán)重程度與感應(yīng)電動機(jī)的容量、啟動方式及負(fù)荷等因素有關(guān)。這種暫降的持續(xù)時間較長,但暫降程度一般較小,不會對用戶造成嚴(yán)重的影響。
3) 雷擊時造成的絕緣子閃絡(luò)或線路對地放電會是保護(hù)裝置動作,從而導(dǎo)致供電電壓電壓暫降,這在多雷區(qū)尤為明顯。這種暫降的影響范圍大,持續(xù)時間一般超過100ms。
此外,變壓器投切會引起電壓暫降。由于鐵心飽和效應(yīng),空載變壓器投切時可能產(chǎn)生很大的激磁涌流,從而引起電壓暫降。該過程中常伴有二次和四次諧波為主的高次諧波。由于三相鐵心飽和程度的不同,使得三相電壓暫降程度一般也不同。電壓暫降程度與開關(guān)合閘時刻、電源強(qiáng)度、鐵心中的剩磁和網(wǎng)絡(luò)阻尼有關(guān)。通常,由變壓器投切引起電壓暫降不會低于85%。
1)電壓暫降的起因是由于事件引起功率(尤其是無功功率)大幅度變化,其波及面極大;
2)電壓暫降的直接技術(shù)性影響取決于暫將幅值和持續(xù)時間;
3)設(shè)備不能發(fā)揮應(yīng)有的功能,或只能在有限的范圍內(nèi)運(yùn)行;
4)設(shè)備性能降低,在極端情況完全停止工作;
5)更嚴(yán)重的是,工藝流程重啟動造成的連帶影響;
6)隨著現(xiàn)代電力工業(yè)的迅速發(fā)展和系統(tǒng)中用電負(fù)荷的重大變化,暫態(tài)電能質(zhì)量問題引發(fā)的事故越來越多,電壓暫降問題愈發(fā)凸顯,電壓暫降造成生產(chǎn)線上電機(jī)停機(jī)、變頻器失壓保護(hù)動作、可編程邏輯控制器(PLC)失靈、計(jì)算機(jī)存儲數(shù)據(jù)丟失等事故也越來越多,給用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
根據(jù)美國電科院IPRI的調(diào)查,92%以上的電能質(zhì)量事件為電壓暫降。電壓暫降大多是短時的、小幅的。暫降電壓復(fù)讀在10-30%的電壓暫降約占70%,持續(xù)時間不超過1S的約90%,不超過0.1S的約占60%。
很明顯,為解決或減緩設(shè)備敏感度的問題,應(yīng)當(dāng)從消除或減少設(shè)備遭受電壓暫降的機(jī)會和增強(qiáng)設(shè)備本身對暫降的耐受能力兩方面入手。
現(xiàn)今電力市場上已經(jīng)有了很多值得采用的治理方案和應(yīng)對電壓暫降的設(shè)備,但是設(shè)備對電壓暫降的敏感問題涉及電力部門、用戶和設(shè)備制造商,終歸需要三方協(xié)力合作,共同解決問題。