电能质量：对电压骤降问题的分析

电力现在被人们广泛的使用，电能已成了人们使用最为普遍的能源了，电能也是一个国家的综合国力和发展水平的一个重要的标志。保证电能的供应稳定关系到人们的正常生活生产的进行，国家经济的运行和电网电气设备的安全都有重要的意义。电能质量的问题已经受到人们的普遍关注，关于电能的质量标准也已经陆续的颁布。但是和欧美日等发达国家相比，我们还存在一定的差距，对电压问题还没有进行过系统的研究，对电能的认识还停留在传统的电压，频率偏差上。

电力配电系统中电压的骤降是一中常见的电压扰动现象，其不论如何提高电力系统的可靠性，电压骤降现象仍然存在，比如，大型发电机组的启动，电路的各种短路故障，因雷击导致的电路保护动作，倒闸开关的操作等等这些现象都有很大可能造成电路电压骤降的的情况发生。伴随着科学技术和信息技术的发展，人们对电路电压的骤降越来越关注。

一、产生电压骤降的原因

电能指标中一个重要的指标就是电压骤降。电压骤降是电能指标中的一项重要组成部分。电压骤降在电气和电子工程师协会中的定义是，在电力供电系统中电压的工频有效值突然下降到了其额定值的10%-90%，并在随后短暂的1min中之内恢复正常的工作状态。

产生电压骤降的因素是多方面的，主要原因有：大功率的用电设备突然启动或加载时，电力系统网络遭受到雷击，电路发生短路，电路保护措施检测出现故障等。和电力线路停电相比，电压骤降的现象发生的次数频繁，人们很难容易察觉，为此处理起来相对比较困难。

二、电压骤降造成的危害

由于电压骤降现象发生比较频繁，是影响电力系统电能质量的主要因素，其能够影响到电力系统中的每一个电力用户。电力系统中的电力骤降现象的危害主要有：一是，信息产业造成巨大的影响，自动化控制装置的误动，计算机系统的失灵等。二是，对敏感机械设备造成的危害，如对直流发电机的危害，当电压低于正常的 80%时就极有可能发生电路跳闸事故，而对于PLC控制器，每次电压骤降或电路短路都会造成控制程序紊乱现象发生，而对于变频调速器，当电压在120s内持续的低于70%时，就会被退出运行。四是，对人们的正常生产和生活带来影响。五是，每次电压骤降或者电压波动都会国民经济少则10万-20万元的经济损失，多则达到上百万的经济损失。

三、解决电压骤降的措施

从以上可以看出电压骤降给我们的生活带来了诸多的危害，为此必须采取措施解决电压骤降所造成的损失。解决电压骤降问题一般采取以下几个措施：

(一)降低电压骤降发生的频率，减少电路故障排除的时间。减少电路故障排除的时间也就是减少电压骤降持续的时间，减少电压骤降对机器设备造成的影响，以此减少造成的经济损失。

为了减少排除故障的时间，一般电路使用的是静态短路器和电流限流熔断器。

(二)改变电路网络的系统设计，避免或降低电压扰动。这种措施主要是改变布线，使用特种的变压器，比如k型的变压器，提高设备的性能，导线加粗，针对敏感器材设备使用灵敏的防干扰保护措施，采用独立回线，降低接地的电阻，避雷器配置和参数进行改进等。

(三)提高电路设备的抵抗电压骤降的能力。比如，使用电动机发电机组(MG)，利用电动机的惯性当电压骤降发生时能够保持发电机的电压平稳，电路变压器使用磁谐振变压器(CVT)，当电路电压骤降到正常电压的70%时其仍能够提供平稳的电压，唯一缺点是体积比普通的变压器稍大。

(四) 电路中安装电压补偿的装置。电路中安装电压补偿装置最典型的就是安装，动态电压恢复期(DVR)和不间断电源(UPS)。电网电压经过AC-DC逆变器输出直流电压，供给DC-AC逆变器，输出稳定的交流电压供给负载，同时，电网电压对储能电池充电。当电网欠压或突然掉电时，UPS电源开始工作，由储能电池供给负载所需电源，维持正常的生产。由于生产需要，当负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电UPS可以有效解决电压骤降及短时间供电中断等问题。另外，负荷的全部功率要通过UPS进行变换后提供，增加了系统损耗，降低了效率。

当DVR串联在敏感负荷上，发生电压骤降时，带脉冲宽度调制功能的DC-AC逆变器会合成一个幅值、频率和波形受控的电压，经过串联的升压变压器将这个电压加到线路电压上，可以在1/4周期内对电压骤降做出反应，即将输出的电压升高到系统需要的电压水平。逆变器的PWM调制波的基准源为标准的正弦波，通过采集电压波形与标准波进行比较，能有效补偿电压谐波。提供电压提升的能量是由直流电容器供给的。

DVR是目前国内外最受关注的解决电压骤降的装置。虽然DVR串联于线路中运行，但由于只需补偿电压骤降部分的能量，所以，其设计功率只有负荷全部容量的1/5~1/3，价格优于同容量的UPS，损耗也远远低于后者，具有显著的技术先进性。

四、结论

由以上可知，电能质量问题中电压骤降是一个特别突出的问题，减少电力系统损失的关键在于，当电压骤降发生时能够迅速，及时的进行有效的控制和处理。电压质量检测网络要不断的健全完善，提高电能质量的全面检测能力，提高电力用户对电压骤降问题的正确认识，对电力骤降问题较为敏感的电力用户要帮助改善电路等措施减少电压骤降所带来的危害。减少电压骤降不仅对电网安全意义重大，而且对国家的经济运行也有重要意义。

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