工业区电压暂降监测及其改进策略

广东电网佛山顺德供电局 左 婧

工业区电压暂降监测及其改进策略

广东电网佛山顺德供电局 左 婧

围绕解决工业区存在的谐波和电压暂降问题，以一个冲压成型厂为例，阐述了电压暂降给企业的生产带来的危害。并提出利用FLUKE仪器来监测工业区电压暂降的方法。最后，结合电网的实际情况，针对该地区提出降低谐波和电压暂降影响造成损失的策略。

变频器；跳闸；电能质量；谐波；电压暂降

1.前言

随电力工业诞生而存在的一个传统问题，那就是电能质量。电力电子技术广泛应用，家用电器普及，炼钢电弧炉的发展等，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质量的恶化，致使电网的谐波、三相不平衡、电压波动和电压闪变问题越来越严重。此外，暂态电能质量逐渐成为现代电网面临的头等电能质量问题，电力网络中呈现出各种各样的电磁暂态现象，如图1所示。诸如电压暂降、电压瞬变等电能质量问题造成的用用设备工作异常甚至跳闸、停机等情况越来越多，已经成为目前电网不可忽略的问题。电能质量已成为人们日益关注的话题。

而另外一个方面，计算机的普及、IT产业的发展、微电子控制技术应用导致对电能质量要求越来越高。这些方面需要工厂和供电部门双方共同的努力才能得到良好的解决[1-2]，电力系统中的电磁暂态现象如图1所示。

2.电压暂降及常见故障分析

电压暂降(Voltage sag)，又称电压骤降、电压凹陷或电压跌落，但国际上还没有统一的定义。按照电气与电子工程师协会IEEE标准中的电压暂降的定义为[4]：供电系统中某点在工频条件下电压突然将抵达到额定电压值的0.1-0.9，并且在随后10ms-1min的短暂持续期后恢复到电压的正常值。IEC标准中电压暂降称为Voltage Dip，其将电压暂降定义为电压有效值下降到电压额定值的1%-90%，这一点和IEEE的标准中电压下降到额定电压的10%-90%是不一样的。在电压暂降的分析中，最为关注的是3个主要特征参数:电压暂降幅值、持续时间、相位跳变。

电压暂降常常会引起变速驱动装置（ASD）跳闸、程序逻辑控制器（PLC）损坏、各种数字式自动控制装置误动、计算机系统失常，数据丢失；导致相关加工生产线(例如塑料、玻璃、石化、纺织、造纸、半导体以及橡胶等)停顿，大型场所照明失电(例如镝灯，灯灭后需冷却好几分钟后才能启动)等等，变压器母线接线图如图2所示。

以江门某工业区内的自动冲压成型厂为例，其变压器母线接线图如图2所示。据工厂反映，该工业区的电力负荷以大功率冲压机和电焊机为主，在每个工作日的早晨9至10点钟，从工厂的进线电压表来看，该表的指针随着冲压机床和电焊机的启动而有规律的发生摆动，摆动的幅度有时达到10几伏，如图3所示。

受电压暂降影响的设备：

该工厂受电压暂降最严重的设备是全自动碰焊机。该专用碰焊机工作台的结构如图4和图5所示：

该工厂厂的冲压成型机和碰焊机基本上都是使用PLC来进行控制。一旦发生电压暂降，主要受影响的就是这些控制设备和电器设备—特别是碰焊机：

图1 电力系统中的电磁暂态现象

图2 变压器母线接线图

图3 电压暂降事件

(1)当发生电压暂降时，市网电压降低，碰焊机的输入电压就降低，使得流入加工件表面的电流降低。当降低到一定程度时，就会使得加工出来的工件成为废品，具体表现就是容易脱焊；

图4 焊接零件及电阻示意图

图5 工作台示意图

图6 FLUKE 435进行电压暂降监测

(2)由于该碰焊机的整个加工过程是由PLC全自动控制，以及一系列的气缸伺服电机等辅助设备。一旦出现电压暂降，就会使得整个自动控制过程失控，严重时甚至损坏昂贵的碰焊机机械构件。

3.电压暂降的监测方法

要想提高电能质量，消除电压暂降，必须先得监测到究竟是哪些线路或者设备给整个供电系统带来的危害，这样才方便我们进行下一步的电能质量治理。本论文中，利用手持式电能质量监测设备FLUKE 435对工业区为用户供电的10kV母线电压和10kV馈线的电能质量进行全面测量，以确定在线设备的安装地点。利用在线式电能质量监测设备，监测给用户供电的10kV母线电压和用户线路电压、电流情况，以了解当用户发生电能质量事故时，站内的电能质量各项指标的信息。测量方法如图6所示。

该冲压成型厂厂用电共有电压暂降事件27起：

编号 类型 振幅 持续时间 日期时间12 2 16.486v 0.020 Oct 12 2011 08:26:35.652 37 2 24.149v 0.040 Oct 15 2011 10:16:54.284 53 3 13.763v 0.040 Oct 16 2011 09:16:54.669 68 6 23.505v 0.340 Oct 16 2011 11:16:54.335

其中跌落深度最大的是事件37，跌落深度为24.149V，其中在该厂厂用变10KV侧电压暂降监测，如图7所示，其中跌幅深度达1374.3V：

图7 电压暂降监测数据

从上面监测的数据可以看出，该厂8至10点钟的电压暂降已经十分严重，必须加装提高电能质量的设备。

4.改善电压暂降的措施

电压暂降的发生一般有以下几个原因：

(1)电网故障。据历史记录，发生事故有三种主要原因：

①过负荷导致过电流保护动作；

②雷击线路，导致继电保护动作；

③其它事故，如瓷瓶爆炸、树枝压导线和其它问题。

(2)用户故障。用户设备的故障，会导致线路跳闸；大功率设备在同一时刻同时频繁启动，不仅导致本厂出现严重的电压暂降现象，而且会波及到同一条馈线上的其它的工厂厂甚至附近的所有企业。所以要减少电压暂降对该冲压成型厂的影响，必须从电网(供电局)和用户(陶瓷厂)两个方面来着手。

供电局采取措施：

(1)增强变电站10kV母线电压控制能力。负荷较重时，母线的电压偏低，一旦发生事故后，在同等的电压下降幅度下，母线电压更容易减低到允许值以下。所以在雷暴天气的时候，预先抬高母线电压，可以一定程度上克服电网其它地区的短路故障造成的电压暂降的影响。

(2)平衡主变负荷。负荷越重，越容易受外部的干扰。

(3)电缆入地。据了解，工业园厂家的线路是6回线路同杆并架的架空线路供电。架空线路的可靠性较低：一是容易受天气因素影响，例如雷击、闪络等发生；二是容易短路，特别是6回线路同杆并架，共有18跳线导线挂在同一根杆，一旦有彩带和其它物体挂在线路上，很容易就造成相间短路；三是电焊和电镀能耗大、污染大，架空线路的开关很容易就被腐蚀，一年就得换一次，可靠性低。为了提高可靠性，建议把架空线路改成铺设在底下的电缆供电。铺设地下电缆供电的好处：一是不会被雷击，二是不受天气的影响，三是可靠性高。

(4)为了提高变电站母线电压，除了装设足够的电容器外，还需要配合有载调压变压器，并在当地的无功电压的控制策略上加以相应的调整，例如加装动态无功补偿装置。综合谐波治理和无功补偿。

5.结语

本文以某工业区中的冲压成型厂为例，分析了电网发生电压暂降的原因。提出利用FLUKE监测电压暂降降低电压暂降引起损失的措施。在综合以上的分析的基础上，提出了降低电压暂降所带来的损失的具体措施。电网方面可以采取诸如加强网架、减少架空线路比例和提高母线电压等方法，用户方面则应该修改设置、进行综合的谐波治理和无功补偿等多个措施。

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To solve the existing problem around industrial harmonic and voltage sag.A punch forming factory as an example，expounded the voltage sag to the harm of the production of the enterprise.And this paper put forward a method to monitor industrial zone of voltage sag by the FLUKE instruments.At last，by summarizing the above analysis and actual situation of the grid，strategies were proposed to improve harmonics and voltage sag in this area.

Voltage Sag；FLUKE；harmonics

左婧（1980—），女，山西长治人，现供职于广东电网佛山顺德供电局，主要从事电力管理工作。