1 国内外对电压骤降问题的研究现状

　　目前欧美各国和日本等对电压骤降(包括短时断电)的研究已相当广泛和深入，研究成果包括：电网中电压骤降的调研、起因、危害，骤降的监测和统计分析，骤降的随机预估，骤降域的研究，不平衡骤降的特性，骤降在不同电压等级的传播，骤降对配电系统可靠性的影响，骤降的技术改善措施，骤降的标准及负荷的敏感特性等等。他们在配电系统中装设专门的电能监视装置，进行长期而广泛的检测，及时准确地检测出电压骤降的发生情况，为抑制和改善电压骤降获取直接的信息。

　　和世界先进国家相比，我国现在还存在着一定的差距：电能质量的意识还停留在传统的电压、频率偏差上；对电压骤降问题还未进行系统的研究，缺乏监测和技术评估，更没有关于电压骤降问题的统一标准；对电能质量的控制手段主要是调整供电电压。  

2 泉州电网电压骤降问题的分析

2.1 电压骤降问题的调研

　　近年来，泉州电业局曾数次接到用电大户的投诉，反应其用电设备因电压降低而跳闸，从而导致生产突然中断或重启。泉州是福建省工业密集地区,为了掌握地区电网的电压波动状况，了解其对客户的影响，因而有必要对用户用电设备对电能质量变化的敏感度进行全面、系统的调查摸底。调查中抽取了各行业中用电量大、具有代表性的客户共计16户，主要了解其设备受电压骤降的影响情况、生产中断的后果，以及不同设备对电压骤降的敏感程度。调查发现，受电压骤降影响较明显的用户主要集中在化工、钢铁、纺织等三大行业，其共同特点是：①
流水线生产作业，自动化程度高；② 大量采用变频器、电动机、直流整流及交流接触器等对电压骤降较为敏感的装置；③ 需恒温、恒压控制生产工艺，普遍安装有冷却系统。当系统电压降低到额定电压的80%～85%、持续时间数十ms至上百ms时，就会导致这些敏感设备跳闸或停运，进而影响企业的正常生产流程，引起流水线作业的工艺流程闭锁。

通过调查可以了解到一些敏感用电设备对电压骤降的耐受能力，如表1所示。

表1 各类敏感用电设备对电压骤降的耐受能力



电器设备
工作电压
持续时间
影响


交流接触器
＜70%额定电压

＜40%~60%额定电压
30~50ms
抖动

脱扣


变频器
＜70%额定电压
数十ms或

数百ms
跳闸


冷却机组的压缩机
＜80%~85%额定电压
数十ms
停机


晶闸管整流装置
＜80%~90%额定电压
数十ms
停止

工作

低压智能断路器（DW15系列）
＜50%额定电压
数十ms
跳闸

　　此外还发现进口电器设备和国产电器设备对电压骤降的敏感程度有所不同。如变频器，国产的比进口的敏感；压缩机，进口的比国产的敏感；电动机，二者差别不大。

2.2 系统故障的计算机仿真计算

　　根据一些投诉情况，首先模拟计算了地区200、110kV系统发生单相故障，10kV系统发生三相故障时对一些敏感用户的暂态过程的影响结果。计算软件使用中国电力科学研究院综合程序PSASP,按照2004年度最大方式进行计算。

2.3 现场监测

　　2004年6月，在泉州一敏感用户集中的地区的一220kV变电站在110kV Ⅰ、Ⅱ段母线上安装了YSJ－100电压事件监测仪，以监测电压骤降、骤升及供电中断等电压事件。YSJ－100电压事件监测仪是PQ－1000电能质量监测系统的硬件部分。PQ－1000电能质量监测系统由YSJ－100电压事件监测仪和PQ－Master电能质量分析系统两部分构成，如图1所示。

    

图1 YSJ－100电压事件监测仪系统构成

　　它的触发按任一相电压突变量越限且当前电压有效值超过或低于整定值为条件，触发记录包含触发时间以及各相电压波形。每一相电压波形包含200个周期采样数据（其中包含触发前2个周期采样数据），每个周期采样32点。

　　研究期间共监测到18起电压骤降事件，2起骤升事件。骤降绝大多数是由故障引起的，其中有7起是由外地区发电机组跳闸所致，由系统自身单相短路、相间短路和雷电引起的分别为3起、2起和4起。图2为监测到的多次骤降情况。图3为监测到的对用户影响最严重的电压骤降波形，触发启动录波值为0.192pu,最低电压接近于0，持续时间为2.86s,图4为一典型的相间短路所造成的电压骤降的波形图。

    

图2 多次电压骤降

图3 最严重的电压骤降

    

图4 相间短路造成的电压骤降

　　从监测结果看：

　　（1） 有时一天内会发生多起电压骤降。当一条馈线发生故障时会造成供电中断，而处于同一母线的馈线上的用户将经历一次电压骤降，直到故障清除。骤降程度取决于所采取的保护方案及重合闸方案，这些用户甚至会经历连续高达4次的电压骤降^［4］。此次就监测到2起这样的电压骤降事件。

　　（2） 短路故障与接地故障造成的骤降最为严重，持续时间短暂，在10~100ms之间。

　　（3） 大部分电压骤降的幅值都呈现多级状态，即骤降期间骤降幅值发生了变化。

　　（4） 有2起电压骤降后又骤升的现象，是由外地区网及用户设备等多重因素引起的。

　　（5） 监测所得数据与仿真所得的单相短路故障计算结果相吻合。   

3 改善电压骤降的措施



3.1 加强设备维护

　　加强设备维护，减少故障发生的次数既是一种减少电压骤降的有效方式，也是防止供电中断的有效方法。

3.2 缩短故障清除时间

　　缩短故障清除时间能够缩短电压骤降的持续时间，避免一些设备受到影响，从而减少损失。使用限流熔断器或静态断路器等可大大减少故障清除时间。

3.3 优化电力系统

　　（1） 加装短路电流限制装置以减小电压骤降的幅度。

　　（2） 系统和变电站内部尽量采用分裂运行方式，以缩小电压骤降的影响范围。

　　（3） 优化网络的运行方式。

3.4 提高用电设备对电压骤降的承受能力

　　在供电质量相同的条件下，用户设备对电压骤降的承受能力越强，所受到的干扰次数越少。CBEMA曲线（又称ITIC曲线）可描述一些设备的敏感水平，以电压幅值和持续时间为坐标，是评估设备敏感度的基础标准。产品技术说明中应该有类似ITIC的设备特征曲线，或者用户购买设备时可以根据本地供电条件、供电质量向设备制造商明确提出这方面的要求，使设备尽量少受电压骤降的影响。

3.5 安装抑制或减缓电压骤降的装置

　　目前这类装置的研究已经很多，包括不间断电源（UPS）、电动机－发电机组（M－G sets）、磁合成和超导储能装置（SSDS）^［5，6］、静态转换开关（STS）、固态故障限流器（SSFCL）、动态电压恢复器DVR^［7］、磁谐振变压器（CVT）和变压器分接头调节器^［8］等，用户可根据实际情况选择适合的装置。
 

4 结束语



　　在本课题的研究分析之后，提出以下几点建议：

　　（1） 建立完善的电压质量监测网络，全面监测地区电能质量，进一步研究电压骤降的抑制措施。

　　（2） 在电力规划、设计时，要关注电能质量（特别是电压骤降）问题，加强研究现有运行方式是否会由于电压骤降问题造成敏感用户的用电设备的不正常工作。

　　（3） 供电部门要加强组织保障，把电压骤降问题纳入电能质量监督范围，并做好专业人员的队伍建设、技术培训和人才储备。

　　（4） 提高客户对电压骤降问题的认识，对敏感用户加强培训，帮助整改，推荐使用抑制电压骤降的新技术和新设备。

5 参考文献

［1］ Dugan R C. McGranaghan M F, Beaty H W. Electrical power systems quality.
New York: McGraw－Hill,1996.

［2］ Guasch L, Corcoles F,Pedra J.Effects of unsymmetrical voltage sag types
E,F and G on Induction motors. Harmonics and Quality of Power,2000,Proceedings,of
Ninth International Conference on Volume 3, 1－4 Oct.2000:796~803.

［3］ Styvaktakis E. Bollen M H J, Gu I Y H. Classification of power system
events: voltage dips. Harmonics and Quality of Power,2000,Proceedings of Ninth
International Conference on Volume 2,1－4 Oct.2000:745~750.

［4］ Lim P K, Dorr D S. Understanding and resolving voltage sag related
problems for sensitive industrial customers.Power Engineering Society Winter
Meeting,IEEE,2000,4:23~27.

［5］ Osborne M.,Kitchin H, Ryan M.Custom power technology in distribution
systems.1995 IEE North Eastern Centre Power Section Symposium: 10/1－10/11.

［6］ Dugan R C, McGranaghan M F, Beaty H W .Electrical power systems quality,McGraw－Hill,1996:39~81.

［7］ Chang C S, Ho Y S, Loh P C.Voltage quality enhancement with power electronics
based devices.Power Engineering Society Winter Meeting,IEEE,2000,4:2937~2942.

［8］ 杨洪耕，肖先勇，刘俊勇.电能质量问题的研究和技术进展三——电力系统的电压凹陷.电力自动化设备，2003，12（23）：1~4.