供电系统中晃电现象的危害及其防治措施探讨

于 臻

（中海油东方石化有限责任公司，海南 东方 572600）

0 引 言

随着社会经济的快速发展，供电系统的安全性和平稳性得到了人们的广泛关注。这就使晃电现象的防治成为了一项重要工作。因此，必须明确晃电现象产生的原因及其给供电系统带来的危害，并制定科学、合理的抗晃电方案，促进设备抗晃电能力的提升，从而为供电系统稳定发展奠定良好基础。

1 供电系统中晃电现象产生原因与危害

1.1 产生原因

晃电，即电压暂降或者是电压骤降，是指供电电压的有效值完全损失或者是突然下降后又回到正常值附近的一种现象[1]。晃电现象发生的主要原因具体如下。由于电网是由各级变电站构成的，尤其是6（10） kV回路，用户分布面广且多，供电线路形式多样，经常会出现过流故障或者是短路。从故障发生到切除会经历20～700 ms，此过程中其他正常回路的电压会出现暂时下降情况，并导致晃电现象的出现。同时，各种内部与外部因素的影响，如设备短路、雷击以及发电机组投切等，也会导致晃电现象的出现。雷电多发季节，尤其是夏季时，发生晃电问题更为频繁。

供电系统发生晃电现象的主要原因是雷击、短路故障以及线路污闪。其中，线路污闪与雷击导致的对地放电或者是绝缘子闪络，会使供电电压出现暂时的下降情况，进而带来较大范围的影响，通常持续时间在100 ms以上。短路故障则会使远端的供电电压出现严重跌落，从而给敏感性较强设备的运行情况带来不良影响，并导致较为严重的经济损失或者是事故。需注意，短路故障从发生到切除需要的时间会因短路点位置不同而存在差异。

1.2 危 害

对于供电系统设备，晃电现象带来的危害主要体现在以下两方面。

第一，控制器。低压电动机控制系统中，交流接触器得到了广泛运用，有利于设备启停控制的实现。该设备具体工作过程中，如果出现晃电现象，那么就会使操作线圈电压过低或者是暂时断电，从而使接触器因线圈铁芯电磁吸力不超过弹簧释放弹力而被释放。通过分析可知，对于大部分交流继电器，若线圈电压小于额定电压70%，那么一个周期后，接触器就会释放；若电压小于额定电压50%或者是更多，则接触器释放速度会加快。

第二，电动机。发生晃电情况时，因系统电压下降，企业的动力用电动机会出现过电流，并在一段时间中导致电动机的热保护动作跳闸。同时，如果选择的热保护动作的元件灵敏度较弱、低电压时间持续时间较长，那么就会给供电回路接触不良点、绝缘薄弱点等带来较大影响。在此阶段，接线端子与质量较差的电机极易发生故障，并导致接线处被烧坏。

2 供电系统中晃电现象的改造原则与防治措施

2.1 改造原则

对于供电系统，进行晃电现象改造时，必须遵循以下3方面原则。首先，应该严格遵循国家与行业相关标准规范，保证与国家技术经济政策相符[2]。例如，DL/T584-2007《规程》中明确指出，应该将低压与低频解列装置安装到地区电源侧，通常低频率固定值应该在48～49 Hz，动作时间处于0.2～0.5 s范围。为使低电压定值具备充足灵敏系数整定，应该将其整定成额定运行电压的0.6～0.8倍。其次，改造行为应为人身与设备安全提供保障，并保证供电的经济合理性、技术先进性以及安全可靠性。最后，改造行为不能给国家电网平稳运行带来不良影响。

2.2 防治措施

2.2.1 变频器防治措施

当前，变频器产品普遍具备过流保护、失压保护以及过压保护功能，并且外部电源电压最大值不能超过额定电压10%。通常，我国电源线电压是380 V，最高的则是420 V，而国外变频器的最大工作电压则能够达到460 V，可以为使用用户提供便利。若变频器逆变器件选择的是大功率的巨型晶体管，那么在停电或者是外部电源失压情况下，控制电路不会继续将信号传输给驱动电路，会导致晶体管与驱动电路停止工作，电动机处于自动制动状态。如果逆变器件选择绝缘栅双极型晶体管，那么在停电或者是电源失压情况下，变频器的驱动电机会持续工作一段时间。这段时间主要存在两种定义，（1）具体时间，如15 ms；（2）主电路直流电压降低到原本85%时需要的具体时间。如果停电时间、电源失压时间不超过驱动电机持续工作时间，那么变压器就可以稳定运行；如果停电时间、电源失压时间远大于驱动电机持续工作时间，那么为了自我保护，变频器会主动停止运行。通常，这段时间都处在1～25 ms范围，若电源晃电情况强烈，驱动电机持续工作时间处于几秒钟之上，那么变频器就会跳闸，并导致电动机停止运行。因此，为保证电动机正常运行，必须做好变频器控制工作。

为提高变频器运行时的抗晃电能力，可采用DCBANK系统，以并联方式将变频器直流母线与DCBANK系统连接起来。其中，变频器的控制电源来自相应的直流母线，如图1所示。当供电系统出现晃电现象时，变频器的输入电压会降低，但DC-BANK系统在短时间内保持不变，从而保证了所驱动设备的正常运行。

图1 DC-BANK系统原理图

2.2.2 关键机组防治措施

包含增压机、压缩机以及主风机在内的机组系统的各种辅助机械，如冷却水泵、油烟风机以及润滑油泵等，都应该具备双电源与自动切换装置，且应该保证主电源和后备电源的独立性，从而为配置合理提供保障。必要时，润滑油站应该配备独立直流油泵，并合理设置高位油箱。若油压联锁不允许存在延时，则应该对其进行更为可靠地配置，选择不间断电源+变频器这一方式来供电。

2.2.3 电动机再启动防治措施

晃电对低压电动机的影响相对明显，因此可利用微机电动机保护装置的再启动功能进行有效、合理地设置。当供电系统晃电导致运行的电动机停机时，电压恢复后保护装置及时发出再启动信号，使原来运行的电动机安全再启动，保证生产的连续性。此外，为避免再启动电动机的容量及数量对电网造成冲击，可采用分批再启动的方式。分批再启动控制系统通过集中采集、分散控制实现，对供电系统的电压进行准确可靠地监测，判定为晃电时，依据不同批次电动机的设置情况，分别发出启动信号，通过每个电动机回路独立的控制模块实现分批启动，避免了大批量电动机同时启动对电网造成较大冲击而发生整体再启动失败，确保了装置的连续生产。

2.2.4 供电系统防治措施

为有效预防晃电现象，在综合考虑变压器保护定值实际配置情况与配电室负荷统计的基础上，必须加强供电可靠性与系统性。首先，保证总变压器、各级分变压器保护与梯级保护配置的合理性，并对内部故障切除选择性与快速性进行充分考虑。当电网电压不超过70%时，两台降压变压器机组会主动启动低电压闭锁装置，从而达到过流保护目的。此时，变压器不跳闸主要是通过微机保护装置的设置时限来保证的，但若电网电压出现波动，并且低电压的时间超过2 s，那么就极易导致主变压器发生跳闸问题，因此必须使10 kV设备的低电压保护时间在1 s以下。其次，对各个分变压器负荷率进行优化。应该使变压器负荷率处于40%～60%，将各段不平衡率降到最低。同时，电压恢复过程中，应该保证变压器余量与电动器再启动需求相符。最后，将抗晃电方案投入实施一段时间后，还应该做好检验与完善工作，并结合实际情况，改进不足之处[3]。

3 结 论

做好供电系统中晃电现象的防治工作具有重要意义。因此，必须了解线路污闪、短路故障以及雷击等导致晃电现象产生的原因，明确其给控制器、电动机以及变频器等带来的危害，并从变频器、电动机再启动以及供电系统三方面做好晃电防治工作，从而为供电系统平稳运行提供有力保障。