電網(wǎng)電壓暫降對(duì)用電客戶的影響及對(duì)策

陳曉華

(淮安供電公司，江蘇淮安223002)

電壓暫降指供電電壓突然減小到規(guī)定的暫降限值以下，隨即在短時(shí)間隔后恢復(fù)。在電網(wǎng)中這種現(xiàn)象的持續(xù)時(shí)間大多為0.01～1.5s。GB/T17626.11—2008規(guī)定了半導(dǎo)體設(shè)備在電壓暫降深度40%、持續(xù)時(shí)間200ms時(shí)設(shè)備應(yīng)能穩(wěn)定工作的要求[1]。隨著現(xiàn)代企業(yè)電子設(shè)備的大量應(yīng)用，電子元器件對(duì)電壓暫降的敏感不盡相同，部分元器件常因電壓暫降而停止工作，導(dǎo)致整套設(shè)備受到影響。

1 用戶反映的問題

某公司用戶反映2010～2011年共有30次20kV停電情況，經(jīng)該地區(qū)電力企業(yè)調(diào)度記錄核實(shí)，該用戶所在線路故障5次；其余25次均為其他線路故障，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓暫降，該用戶內(nèi)部設(shè)備欠壓保護(hù)動(dòng)作致使其自身停電。其欠壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為40ms。經(jīng)故障錄波裝置查詢，并對(duì)查詢的故障錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，結(jié)果如表1所示。

表1 某電壓暫降時(shí)錄波數(shù)據(jù)

根據(jù)故障錄波數(shù)據(jù)和用戶反映情況，引發(fā)用戶內(nèi)部設(shè)備欠壓保護(hù)跳閘的原因是20kV電網(wǎng)發(fā)生短路事故時(shí)的電壓暫降。暫降深度A相38.5%，B相37.8%，C相37.1%，持續(xù)時(shí)間低于200ms。

2 電壓暫降的原因分析

導(dǎo)致電壓暫降的原因有多種，有自然因素，也有人為因素，有供電部門系統(tǒng)保護(hù)的因素，也有企業(yè)內(nèi)部的設(shè)備原因和誤操作等。

自然因素，如雷擊閃電等擊打在輸電線或絕緣子上，大風(fēng)導(dǎo)致輸電線舞動(dòng)，雜物搭在輸電線上引起短路。

人為原因，如車輛造成輸電線桿倒塌，放風(fēng)箏導(dǎo)致輸電線短路，伐樹倒在輸電線上，野蠻施工導(dǎo)致挖斷地下電纜等，從而造成保護(hù)設(shè)置動(dòng)作。

供電部門保護(hù)裝置誤動(dòng)作，線路絕緣爬距達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生霧閃，防治鳥害不及時(shí)造成短路，線路巡視不到位等。

企業(yè)原因，如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，需要從電源汲取的電流最大可達(dá)到滿負(fù)載的500%～600%，如此大的電流經(jīng)過阻抗時(shí)，引起電壓突然下降；誤操作短路可能會(huì)引起系統(tǒng)遠(yuǎn)端供電電壓較為嚴(yán)重的跌落。企業(yè)間的影響，某個(gè)企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)生的電壓暫降反饋回電網(wǎng)，從而影響其他企業(yè)的電壓。企業(yè)電工業(yè)務(wù)不熟，帶故障送電，導(dǎo)致短路[2]。

3 電壓暫降的危害及防治

3.1 電壓暫降的危害

目前的工業(yè)生產(chǎn)中，電子電力設(shè)備大量應(yīng)用，如PLC、變頻器、總線、接觸器、繼電器、控制器等。這些元器件對(duì)電壓暫降的敏感不盡相同，一旦某個(gè)元器件因電壓暫降停止工作，整套設(shè)備或流水線都會(huì)受到影響，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 電壓暫降的防治

防治電壓暫降的措施主要包括以下方面。

（1）剪樹作業(yè),架設(shè)屏蔽導(dǎo)線,架空線入地等。減少線路故障次數(shù)，可降低電壓暫降的發(fā)生頻度。

（2）改進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)，在配電網(wǎng)中需要柱上斷路器快速切除故障。

（3）對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改進(jìn)，避免發(fā)生故障時(shí)在某一特定地點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重電壓暫降。可行方法有限制同一供電母線上的架空饋線數(shù)、關(guān)鍵位置處裝設(shè)電源等。

（4）在系統(tǒng)和敏感負(fù)荷之間裝設(shè)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS）、動(dòng)態(tài)不間斷電源（DUPS）、機(jī)械切換開關(guān)（DUR）、超導(dǎo)磁能系統(tǒng)（SMES）、靜止電子分接開關(guān)（SETC）、固態(tài)切換開關(guān)（SSTS）、靜止無功補(bǔ)償器（SVC）、不間斷電源（UPS）[3]。

（5）對(duì)終端用戶設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，提高設(shè)備的免疫能力。

4 電壓暫降治理案例

上海通用汽車廠飽受電壓暫降引起的停產(chǎn)之苦，2004年1月～2005年7月，多次發(fā)生因電壓暫降而引起停機(jī)停產(chǎn)事故。2005年6月進(jìn)行綜合治理，利用動(dòng)態(tài)電壓暫降補(bǔ)償器，對(duì)抗電壓暫降性能較差的敏感設(shè)備進(jìn)行保護(hù)；根據(jù)各種工藝的不同要求對(duì)某些敏感設(shè)備進(jìn)行軟件參數(shù)調(diào)整，增強(qiáng)其電壓暫降免疫能力并同時(shí)滿足加工工藝的要求。治理方案實(shí)施后，該廠自2005年6月至2008年12月經(jīng)歷了12次電壓暫降事故，經(jīng)過治理的敏感設(shè)備和工藝都能安全跨過電壓暫降干擾，確保了設(shè)備正常運(yùn)行；而未經(jīng)治理的同類設(shè)備和工藝，都受到不同程度的電壓暫降干擾，致使部分生產(chǎn)設(shè)備和工藝出現(xiàn)故障或停止運(yùn)行。為此，該廠已于2009年初對(duì)敏感的生產(chǎn)設(shè)備和工藝進(jìn)行全面的電壓暫降治理，徹底消除由電壓暫降對(duì)汽車生產(chǎn)造成的不利影響。

5 改進(jìn)實(shí)效及建議

該地區(qū)20kV電網(wǎng)總體薄弱，故障發(fā)生較多，已制定相應(yīng)措施，盡可能減少故障發(fā)生次數(shù)；加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，減少電網(wǎng)故障次數(shù)。

一是針對(duì)鳥類多、雷電多發(fā)、超高樹木較多等情況，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)力度，結(jié)合停電檢修，對(duì)線路避雷器進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不合格的立即更換，累計(jì)更換了16只避雷器。為防止鳥害對(duì)線路的影響，及時(shí)對(duì)線路的裸露部分加裝絕緣護(hù)套，累計(jì)加裝了18處。對(duì)90組接地電阻進(jìn)行測(cè)試；對(duì)185棵通道外超高樹木全部清理到位。

二是針對(duì)電纜施工較多，實(shí)施全過程旁站監(jiān)督，電纜頭制作采取實(shí)名制管理；對(duì)現(xiàn)有的182只電纜頭，在高峰負(fù)荷時(shí)進(jìn)行了紅外測(cè)溫，無異常。

三是針對(duì)外力破壞，嚴(yán)格執(zhí)行施工許可審批程序；每天對(duì)所有20kV線路進(jìn)行巡視，確保線路安全運(yùn)行。

經(jīng)過以上改進(jìn)，該地區(qū)20kV跳閘由一年30次降為4次，大大提高了供電可靠性。

用戶設(shè)備對(duì)電壓暫降敏感程度較高，為保障可靠供電，徹底消除電壓暫降的影響，提出如下建議：

（1）重新確定負(fù)荷等級(jí)，進(jìn)行雙回路供電，同時(shí)加裝SSTS，保證一回路發(fā)生電壓暫降時(shí)可在一個(gè)周期內(nèi)切換進(jìn)線；

（2）用戶和設(shè)備生產(chǎn)廠家共同優(yōu)化生產(chǎn)過程，降低設(shè)備對(duì)電壓暫降敏感程度，并由相關(guān)單位采用電壓暫降發(fā)生器對(duì)設(shè)備進(jìn)行電壓暫降測(cè)試，重新確定欠壓保護(hù)定值；

（3）根據(jù)生產(chǎn)過程確定敏感負(fù)載，由相關(guān)技術(shù)企業(yè)提出用戶側(cè)解決方案加裝穩(wěn)壓裝置。

6 結(jié)束語

隨著新型電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，電壓暫降已日益成為電力設(shè)備安全運(yùn)行的一大隱患，為減少電壓暫降對(duì)敏感負(fù)荷的影響，僅從電力系統(tǒng)著手，無法徹底防止問題的發(fā)生。電力部門有責(zé)任為用戶提供本系統(tǒng)電壓暫降的詳細(xì)信息，用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選購新設(shè)備，或者為保證設(shè)備的安全運(yùn)行采取必要的技術(shù)措施；而設(shè)備制造行業(yè)也應(yīng)重視設(shè)備對(duì)電壓暫降的敏感程度，提供相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)描述設(shè)備對(duì)電壓暫降的免疫能力。總之，解決電壓暫降所帶來問題的關(guān)鍵在于電力部門、電力用戶和設(shè)備制造商的密切合作。

[1] 宋云亭，郭永基，張瑞華.電壓驟降和瞬時(shí)供電中斷概率評(píng)估的蒙特卡羅仿真[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27（18）：47-51.

[2] 肖湘寧，韓民曉，徐永海，等.電能質(zhì)量分析與控制[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3] 劉悅，李勇，劉金陵.電能質(zhì)量電壓暫降問題及應(yīng)對(duì)方案[J].山東冶金，2008，30（5）：51-53.