电压暂降分析及防范措施

2012-03-20宋文生柴小马冯建奇

科技视界 2012年30期

关键词：周波电动机幅值

宋文生柴小马冯建奇

（河南中孚实业股份有限公司河南巩义 451261）

1 电压暂降的概念及其危害

根据国际电气与电子工程师协会的定义，供电电压有效值快速下降到额定值的90-10%，并持续0.5-30个周波的现象叫电压暂降。电压暂降虽然持续时间短，但造成的后果十分严重，其他订危害如下：

1.1 当电压下降到额定值的70%以，持续时间超过1个周波时，接触器就会脱扣造成用户大面积停电，对于一类用户，突然停电造成的损失十分巨大。

1.2 当电压降低到50%以下时，电动机失磁，在电压恢复时电动机重复启动，特别是高压电机较多的用户，众多电机同时再加速对电网造成很大冲击，严重者造成电网停电。

1.3 对可编程序控制器(PLC)，当电压低于50%时，PLC将停止工作；一些I／O设备，当电压低于90%时，持续时间仅几个周波就会被切除。这将导致使用PLC的生产线作业中断，造成重大经济损失。

1.4 电压暂降会造成服务器出现瘫痪和数据丢失，对信息业造成重大的影响。

2 电压暂降的分类及其特性

根据引起电压暂降的原因，可以将电压暂降分成三类：第一类，是故障引起的电压暂降；暂降开始下降和最后恢复都非常迅速。电压暂降造成的损害与故障的性质有关。第二类，是大型电动机起动引起的电压暂降；暂降事件的恢复需要很长的时间，通常为几百毫秒到几秒，但电压下降的幅度不大，对一些敏感设备会造成一定的损害。但是通过一些技术手段大多可以消除。第三类，是电动机的再加速引起的电压暂降，也就是大型电动机运行和故障之间的相互作用使电压暂降的特性发生变化。在故障开始的时候，大型电动机作为电压源，可以减少了电压降，当故障清除以后，电动机再加速加深了电压暂降、延长了电压暂降的恢复时间。特别在大型电机较多的用户，大型电机同时再启动将使损害扩大。

3 电压暂降的分析计算方法

3.1 故障点法

故障点法是一种针对辅射形配电网络的电压暂降快速简单的计算方法，辅射形配电网络的电压分配模型如下：

图中：Zs为电源阻抗，Zf为负荷公共联接点（PCC）与故障点之间的阻抗，忽略负荷电流，并假设电源电压为1，则故障点与PCC点之间的电压暂降幅值为：

故障点法是目前广泛使用的电压暂降分析方法，该方计算简单，缺陷是：仅考虑了电压暂降的幅值，而没有考虑电压暂降的时间，因此，该法仅实用于系统参数不完整，精度要求不高的情况下，对系统电压暂降的分析计算。

3.2 临界距离法

实际工程中，用户关心的不是暂降的幅值有多大，而是电压暂降能否引起设备跳闸，该方法给定电压暂降幅值故障点的位置，目标是发现系统中何处故障会使电压下降到给定幅值以下。

设定V为图1中PCC点的临界电压，该点电压暂降幅值比临界电压低时设备将跳闸，对于给定的PCC点，则

因为Zf=zL，z为单位长度的阻抗，l为线路长度，代入上式，则

临界故障点距离L为：

估算特定位置的电压暂降次数，计算对于每个PCC点的临界距离，可为减少和消降电压暂降对设备造成的损害提供依据。

4 针对某企业用户的现状提出防范措施

某大型企业拥有自己的内部电网，由于电力系统分布广，系统结线复杂，近几年连续出现系统短路造成大面积停电现象。其电网模型如下：

根据历年统计，电压暂降次数集中在上图两个故障点，因该企业重要负荷集中在PCC1节点，采用故障点法进行计算，故障点1的造成PCC1点电压暂降幅值为40-50%，故障点2的造成PCC1点电压暂降幅值为60-70%，因PCC1点联接有高压电机20多台，电压暂降后高压电机的再加速会扩大电压暂降的幅值和延长暂降时间，从而导致众多设备跳闸。根据以上分析，为了减少电压暂降对PCC1点的损害，可以采取的防范措施如下：