配電系統(tǒng)電壓跌落問題研究

沈瑞寶

摘要：在配電系統(tǒng)中，電壓跌落是一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的問題，該問題會(huì)直接影響電能質(zhì)量。為了更好的滿足用戶用電的需求，需要解決電壓跌落的問題。傳統(tǒng)的調(diào)壓手段比較多，包括改變有載調(diào)壓變壓器的變比、投切并聯(lián)補(bǔ)償電容器等，但這些傳統(tǒng)的方法反應(yīng)速度較慢且精準(zhǔn)性較差，對(duì)電壓跌落問題的抑制效果并不明顯。所以，要采取現(xiàn)代化的抑制措施，減少電壓跌落難問題。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng);電壓跌落;低壓配電

一、電壓跌落概述

所謂電壓跌落，就是在某個(gè)時(shí)刻下，電壓幅值從正常工作范圍中偏離，然后短時(shí)間后又恢復(fù)會(huì)正常水平。在IEEE電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，電壓跌落特征量的界定范圍為0.1-0.9，持續(xù)半個(gè)周期-1min則為電壓跌落。在IEC標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)電壓跌落前后的差值和正常電壓的百分比來對(duì)跌落深度進(jìn)行描述。此外，還包括其他描述方式，如電壓相位偏移角和發(fā)生頻率也可以用來描述跌落電壓的特征量。通常，造成電壓跌落的主要原因?yàn)閻毫拥奶鞖?。統(tǒng)計(jì)顯示，超過60%的電壓跌落現(xiàn)象都是在惡劣天氣中發(fā)生的，包括暴雨、雷擊等天氣。系統(tǒng)故障也是造成電壓低落的一個(gè)原因，如果電力系統(tǒng)電路出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)線路中絕大部分用電用戶造成影響，同時(shí)也會(huì)干擾整個(gè)電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)。此外，如果一些負(fù)荷較大的設(shè)備突然啟動(dòng)，則會(huì)出現(xiàn)電流嚴(yán)重畸變的情況，進(jìn)而造成母線出現(xiàn)電壓跌落的情況。可見，造成電壓跌落的原因有很多，這些因素并非人為因素，很難徹底消除。所以，在出現(xiàn)電壓問題時(shí)，要采取對(duì)應(yīng)的解決措施，可以從兩方面進(jìn)行考慮，一方面是系統(tǒng)方面，另一方面是電壓方面。要堅(jiān)持預(yù)防維護(hù)的原則，盡可能控制可能造成電壓跌落的各個(gè)因素，降低電壓跌落現(xiàn)象的發(fā)生概率，促進(jìn)供電質(zhì)量的提升。如果出現(xiàn)電壓跌落的問題，應(yīng)該及時(shí)采取有效的補(bǔ)救措施，將其控制在較短的周期之內(nèi)，避免對(duì)用戶用電造成影響。

二、配電系統(tǒng)電壓跌落問題研究

（一）電壓跌落現(xiàn)象產(chǎn)生原因與評(píng)估

電壓跌落現(xiàn)象會(huì)影響電能質(zhì)量，所以要做好電壓跌落現(xiàn)象的控制工作。為了控制電壓跌落現(xiàn)象，就要掌握該現(xiàn)象的特征參數(shù)，主要包括幅值、持續(xù)時(shí)間和相位跳變?nèi)齻€(gè)特征參數(shù)。目前，許多文獻(xiàn)都利用跌落幅值和持續(xù)時(shí)間來描述電壓跌落的特性量，幅值范圍、持續(xù)時(shí)間并沒有統(tǒng)一的界定和規(guī)范，具體如前文所述。通常，造成電壓跌落的主要原因是惡劣天氣，其中雷擊導(dǎo)致的電壓跌落現(xiàn)象比較常見。雷擊會(huì)造成絕緣子閃絡(luò)，也可能導(dǎo)致線路對(duì)地放電的情況，進(jìn)而引起電壓跌落的現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)中，很多設(shè)備都在戶外，所以很容易受到雷電的干擾。雷電引起的電壓跌落情況較多，且持續(xù)時(shí)間較長，通常在5個(gè)周期以上。此外，系統(tǒng)故障也是常見的原因，當(dāng)前的電力系統(tǒng)中，主要采用分段式電流保護(hù)，該保護(hù)方式存在一個(gè)較大的缺陷，即在故障切除時(shí)一定會(huì)延時(shí)。即使可以做到無延時(shí)保護(hù)，固有動(dòng)作時(shí)間為1個(gè)周期，依舊會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響，在故障發(fā)生的過程中，線路中的敏感負(fù)荷會(huì)從工作狀態(tài)中被迫退出。如果在線路中安裝了重合閘裝置，則有可能增加電壓跌落的次數(shù)。由于系統(tǒng)故障造成的電壓跌落的幅值通常不超過額定值的30%。

（二）抑制電壓跌落現(xiàn)象的對(duì)策

電壓跌落會(huì)對(duì)敏感負(fù)荷造成巨大的影響，為了降低影響，應(yīng)該從多個(gè)角度入手，全面抑制電壓跌落現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)中，不同的用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求不同。所以，在技術(shù)成本的角度，要抑制電壓跌落問題，可以從供電部門、用戶、用電設(shè)備廠商等方面入手，采取全面可靠的控制措施。在供電部門方面，要盡可能提升供電的可靠性。一方面，減低線路故障的發(fā)生概率，采取有效的監(jiān)控措施，并提升故障切除的速度?？梢允褂每焖賱?dòng)作繼電保護(hù)裝置，也可以架設(shè)雙回輸電線路。另一方面，提供相應(yīng)的評(píng)估服務(wù)，對(duì)敏感設(shè)備出現(xiàn)電壓跌落現(xiàn)象的概率進(jìn)行評(píng)估，然后根據(jù)當(dāng)前的成本和效益設(shè)計(jì)處理方案，可以安裝抑制設(shè)備，也可采取相應(yīng)的措施消除電力擾動(dòng)，同時(shí)對(duì)兩項(xiàng)措施需要的經(jīng)費(fèi)和帶來的效益進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行方案的平衡和調(diào)整。

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)考慮負(fù)荷的波動(dòng)，計(jì)算評(píng)估尖峰電流的大小及時(shí)間，在選用變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、UPS等裝置容量及設(shè)計(jì)供電線路時(shí)應(yīng)充分考慮這些短時(shí)負(fù)荷的尖峰電流影響，或?qū)Υ笕萘慷虝r(shí)負(fù)荷采用專線供電。當(dāng)配電系統(tǒng)中有較多的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)做電動(dòng)機(jī)起動(dòng)校驗(yàn)，計(jì)算電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線電壓能否滿足其他設(shè)備的工作需求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算，采取以下措施可有效降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)母線電壓的影響：提高供電變壓器的額定容量;提升供電導(dǎo)線電纜的截面;優(yōu)化電動(dòng)機(jī)供電線路路徑，縮短電纜長度;多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)盡可能分時(shí)啟動(dòng);電動(dòng)機(jī)采用軟起動(dòng)、星三角起動(dòng)、自耦變壓器起動(dòng)等起動(dòng)方式。具體可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況經(jīng)過計(jì)算選擇多種措施的組合以改善母線電壓波動(dòng)水平。

在用戶方面，可以調(diào)整負(fù)荷，降低負(fù)荷的敏感程度。如果負(fù)荷有較高的電能質(zhì)量要求，則電力企業(yè)無法在短時(shí)間內(nèi)獨(dú)立滿足用戶需求，所以要從用戶入手降低敏感負(fù)荷程度?？梢圆捎脛?dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)，根據(jù)補(bǔ)償信號(hào)的種類和動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的連接方式，可以分成兩種動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式，一種是串聯(lián)電壓補(bǔ)償，另一種是并聯(lián)電流補(bǔ)償。串聯(lián)電壓補(bǔ)償可以在電壓跌落的過程中向系統(tǒng)注入幅值、相角和頻率，并且串聯(lián)在供電電壓中，可以將跌落成分抵消。并聯(lián)電流補(bǔ)償方式則主要有兩種作用，一種是消除大容量負(fù)荷啟時(shí)出現(xiàn)的電流畸變問題，避免電壓跌落現(xiàn)象在母線中出現(xiàn)。另一種是在電網(wǎng)電壓波動(dòng)的過程中，確保負(fù)荷處的電壓可以繼續(xù)正常工作，避免敏感負(fù)荷受到干擾無法正常工作。在設(shè)備制造商方面，可以加強(qiáng)對(duì)設(shè)備靈敏性的研究，增強(qiáng)設(shè)備對(duì)電壓下跌的免疫和抵抗能力。

結(jié)語：

綜上所述，在配電系統(tǒng)中，電壓跌落會(huì)影響電能質(zhì)量，進(jìn)而降低整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。為了抑制電壓跌落的現(xiàn)象，電力企業(yè)要從多個(gè)方面入手，不僅要采取有效的預(yù)防監(jiān)控措施，還要加強(qiáng)電壓跌落現(xiàn)象的處理水平。可以抑制電壓跌落現(xiàn)象的裝置較多，包括蓄電池蓄能系統(tǒng)、靜止無功補(bǔ)償器、不間斷電源等等，可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇。

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