试析电压暂降的成因及抑制措施

李宏明

摘 要：随着电压暂降形成的危害和影响日益严重，目前已成为相关部门主要的关注对象。本文将阐述电压暂降的成因，并探讨缓解与抑制电压暂降的相关措施，希望能对电力事业提供一些帮助。

关键词：电压暂降 重合闸装置 成因 抑制

1、电压暂降的成因

引发电压暂降的原因主要体现在用户和电力系统两大方面。系统方面主要体现在输配电系统发生雷击、变压器及电容器组的投切、开关操作、短路故障等事件，这些事件都会造成电压暂降。其中导致电压瞬间跌落的原因主要是系统出现瞬时短路故障，且该故障引起的电压暂降问题比较严重。用户方面主要体现在大型感应电机的启动、轧钢机及电弧炉等冲击性负荷的投运、用户内部短路等。

系统的瞬时短路故障会形成严重的电压暂降，对敏感的工業生产的电气设备具有较大的影响，容易给工业生产行业带来严重的经济损失。系统发生短路故障，可能会极大地降低故障点的电压幅值，经常会影响一定区域的用户电压出现暂降问题。若系统辐射方式配电区域发生故障，将会触动保护工作，从而中断供电；若故障发生地点离设备较远，那么只可能会引起电压暂降；若故障过于严重，会导致用电设备跳闸。引起设备跳闸的原因还包括大容量电动机启动、电容器投切等负荷冲击。此外，变电站的出线发生短路故障时，保护动作会自动进行隔离，导致与该变电站同母线上的线路发生一次电压暂降，这种情况引起的电压暂降所占比较高。为了保证用户的持续供电，可采取一些常规的措施，如在供配电系统中安装自动切换装置和自动重合闸装置，一般情况下，自动重合闸装置的实际断电时间在几周波到几秒内，而自动切换装置需0.5秒到几秒内。但当前故障的监测到故障隔离最快需要0.06秒到0.12秒。因此，快速重合闸装置动作排除瞬时故障时，必定也会导致相邻线路发生电压暂降，且重合闸动作失败后会增加电压暂降。而长期暴露的架空输配电线路经常发生瞬时故障，导致电压暂降发生率要高过供电中断，且电压暂降现象在输电线路中严重程度明显高于配电线路。雷击也是引起系统电压暂降的主要原因。尤其在落雷较多的地区，雷击过程中形成的绝缘子闪络和避雷装置动作放电都会触动电压波动，从而引发电压暂降。这种暂降范围较广，持续时间超过100ns。由于电力系统的采用异步电机用户较多，且异步电机在一些母线上的启动过于频繁，所以也需要重视它们所引起的电压暂降。此外，电压暂降的成因还包括开关操作、变压器及电容器组的投切等。

2、电压暂降的缓解与抑制措施

电压暂降是瞬变电能质量问题。电压瞬变电能质量问题主要体现有相位跳变、电压暂升、电压暂降、短时间中断等。其中暂降也可称为骤降，属于危害最大的动态电压质量问题，发生率占比最高，且与其它电压瞬变问题的解决方法存在互通点。

2.1 减少故障的发生频率

减少故障的发生频率既可以减少中断供电情况，也可以减少电压暂降的发生频率。减少故障发生频率是保证供电质量最佳的方法，但想要真正发挥这种方法的效果并不简单。其实短路故障在降低用户的电能质量的同时，同时也会对电力设备产生冲击。因此，各相关部门都在尽量减少故障的发生频率。当然，针对个别情形，这种方法还存在改进的空间。制定合理方案时，应全面考虑供电质量保护措施和用电设备跳闸间的经济关系。

2.2 减少故障清除时间

减少故障清楚时间并不能减少电压暂降的发生频率，但可以减少其持续时间和深度。越快的切除故障，越有助于电压水平的恢复，若能加快切断故障的时间必将减小电压暂降的影响，而这需要改进保护技术，需要保护装置和断路器技术的不断更新，但是现阶段断路器技术已经趋于成熟，断路器切断故障动作时间一般在20-30ms内，这对电压暂降的持续时间起到良好的缓解作用。

2.3 改变供电方式

改变供电方式能有效地降低电压暂降的严重程度。这种方法的成本较高，具体的做法有以下几点：

（1）敏感负荷周围设置一台电源，可以在远距离故障造成电压暂降时，保护电压水平。

（2）通过多设配电站或母线分段的方法，同时对同一供电母线上的馈线数量进行限制。

（3）在系统的关键处，加装分级保护，以拉远故障点的电气距离。

（4）高敏感负荷区，可设置两个及以上的电源供电。

2.4 安装缓解设备

在供电系统和用电设备的连接处安装缓解设备，施缓解电压瞬变最为普遍的方法。其中采用UPS（不间断电源）能有效地解决供电中断问题，同时也能对电压暂降进行抑制但是一般功率较小。此外，抑制电压暂降的设备还有动态电压调节器等。

2.5 增强用电设备的抗干扰能力增强用电设备抗干扰能力的方法主要有：

（1）在低功率、单相设备的直流母线上装置更多的电容，如计算机、控制设备、电子设备等，这样可以加强设备对电压暂降的承受能力，大幅度提高设备的抵御能力。

（2）采用DC变换器，实现设备低电压正常工作。

（3）变频调速装置对电压暂降非常敏感，需要修改变频器失压保护的时限以躲过电压暂降周期，有时还需要增加直流母线的电容量，以减少单相和相间故障造成的电压暂降。另外通过改进整流器或换流器及其控制方法，可以提高变频器对电压暂降的承受能力。

（4）要想提高整体系统的抵御能力，还应分析检查所有器件的抵御能力，如继电器、传感器、接触器等，通过采用相应的措施，从而增强整体系统的抵御能力。

3、结语

电压暂降的成因多种多样，有不可避免的，也有随机的，传统的解决方法是通过结合各种方法，以减少可避免成因。但在实际情况中，应针对电压暂降的成因，采取合适的缓解与抑制措施，才能有效地解决电能质量问题。

参考文献

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