浅谈电网瞬间电压降的危害及对策

1、市电瞬间电压降是由雷击、短路故障或特殊大电流设备投入等所造成的，这种现象难以避免，它对计算机及现代调速系统等设备的可靠运行造成了很大的危害。进入80年代以来，随着计算机和电力电子技术的普及，市电瞬间电压降造成的经济损失越来越大，人们才开始重视市电瞬间电压降的问题，也曾做过许多努力来减少它所造成的影响，但经济有效的方案并不多。十几年来，瞬间电压降对江西涤轮厂和日本福井县某厂等单位的生产带来了很大的影响。我们对此进行了分析研究，其结果详述如下。1瞬间电压降的统计资料11瞬间电压降和无计划停电市电瞬间电压降是难以避免的电能质量问题，即使在发达国家也同样存在，无计划停电则随着技术进步和电力工业的发展而

2、逐步减少。每年两者发生次数之比很难确定，通常前者远多于后者（与用电级别、用户电网有关）。12市电瞬间电压降幅度和技术时间的概率分布根据日本福井县某厂1991年1月13日到1998年1月21日共195次瞬间电压降和突然停电的记录，我们绘出了概率分布直方图，如图1所示。其中电压下降度表示的是电压下降了额定值的百分数。图（1）表明：瞬间电压降的发生概率远远大于无计划停电，98以上的瞬间电压降幅度都在60以上，持续时间在035秒以下，与文献1基本吻合。 13瞬间电压降按月分布情况（文献2）瞬间电压降按月分布情况如图2所示，从瞬间电压降产生的原因并结合图2我们可以知道：瞬间电压降产生的次数与有雷日的多少

3、有关，当然也与电网的技术状况有关。14江西涤轮厂瞬间电压降的例证 现将1990年11月16日到1991年10月10日总调度的运行日志上的有关瞬间电压降引起的停机记录摘抄列于表1（注：缺1991年7月原始数据）。2瞬间电压降的危害 21常用电气设备对市电瞬间电压降的承受能力常用电气设备对市电瞬间电压降的承受能力如图3所示。211计算机当电压降幅度超过10，持续时间超过约10ms时，将影响正常工作（见图3）。对普通计算机而言，突然停电将可能丢失大量数据甚至损坏硬件。对某些单片机控制系统来说将意识着失去控制，处于待机状态。瞬间电压降会造成对计算机系统的干扰，严重时导致系统不能够正常工作，如计算机的开

4、关电源在电压下降到一定值时，交换器停止振荡，高频变压器不再传输能量，开关电源输出电压会迅速下降，导致机器“假停电”现象，即使持续时间很短，系统也会因为程序、标志和关键现场数据丢失而不能正常工作，有些计算机会重新启动，有些甚至出现死机现象，对工业控制计算机系统则引起执行机构停留在不安全的位置或状态。 212电磁开关当电压降幅度超过50，持续时间超过约10ms时，将自行脱钩。瞬间电压降发生之后，在重力和蓄能弹簧弹力的作用下使衔铁返回至复原处，触点恢复常态。213电气调速系统当电压降幅度超过约15，持续时间超过约10ms时，将损坏元件或自动停机。电气调速系统通常采用复数个电力电子器件作为其功率变换装

5、置，工作时按需要对器件的导通和关断状态进行有规律的切换。对晶闸管等非自关断器件来说，其关断需要反向电压，而市电正弦波在某些特定的条件下可参与构成反向电压，瞬间电压降会导致反向电压不足，导通的晶闸管也就不能及时关断，随之而来的是与其在同一个桥臂的关断着的晶闸管却要导通，其后果是短路将器件损坏。对IGBT和晶闸管等可控器件来说，导通需触发脉冲，由于其触发脉冲有时是在市电正弦波和控制电压的共同作用下形成的，并且需要与主回路（市电）保持严格的相位关系，市电瞬间电压降会导致触发脉冲丢失或导通角的改变，进而造成变流失败。为了避免瞬间电压降导致电力电子器件的损坏，厂家往往在装置上设有保护电路，检测到瞬间电压

6、降之后迅速停机，这样电力电子调速装置虽然可以免受其害，但被拖动的机械设备却停了下来，这样势必使那些对连续生产有苛刻要求的设备造成重大损失。214气体放电灯当电压降幅度超过20，持续时间超过约100ms时，将自行熄灭。以高压汞灯为例，一旦熄灭，重新点燃后达到额定的亮度还得要等数分钟时间。215欠压保护在装有欠压保护的装置或系统中，当市电瞬间电压低于整定值时，将产生误动作。22瞬间电压降的危害a易受瞬间电压降影响的设备和系统有：计算机、电梯、记忆显示、电气传动、医疗机械、重要照明、掺杂炉和流水生产线等。b易受瞬间电压影响的行业或部门有：高层建筑、化纤、半导体、钢铁、造纸、机场、医院、银行、邮电、机

7、关和研究所等。c江西涤纶厂自1984年投产以来，就一直受到电网瞬间电压降的影响。根据该厂调度室对常规纺丝车间记录表明二线计量泵变频器因瞬间电压降造成的停车的次数为：1996年312月共16次，1997年18月共18次，以此推算每年约20次，每次停车约2030S，停车一条线平均损失约1000 元（其中包括纺丝报废损失315元，正常产量损失140元，元器件损失140元，人工费200元，其它200元）。平均每年一条线造成的损失为2万元，按该厂七条线计算，年损失达14万元之多。3对策及特点31对策为了减少瞬间电压降造成的危害，可采取的主要对策有：311电动发电机组原理：电动机带动发电机，再由发电机向负

8、载供电，由于转子的转动惯量较大，在一定程度上可以克服瞬间电压降的影响。312飞轮蓄能系统原理：电动机带动飞轮和发电机，转动惯量很大的飞轮置于真空中以减少能量损耗，可以在较大的范围内克服电源诸多质量问题对负载的影响。问题：成本高，制作难度大，旋转机械维修困难。313不停电电源（UPS）4原理：将交流电整流后储存在蓄电池中，再通过逆变器把直流变成交流向负载供电。其主要功能是防止突然停电。问题：成本高，体积大，蓄电池寿命短，维护困难且维护成本高。314新型的瞬间电压降补偿器5原理：市电瞬间电压降也可以说是瞬间的电能不足，注意到98以上的瞬间电压降幅度都在60以上，持续时间在035秒以下，用仅在发生电

9、压降的瞬间补偿部分电压的办法来维持负载电压不变，也就是采用瞬间补偿部分能量的办法，因此用电解电容器取代蓄电池来进行储能，从而降低了设备的成本，延长了使用寿命。问题：与UPS一样，在线备用时间太长。315交流电子稳压电源优点：响应速度较快，交流输出波形较好。缺点：容量小。316其它方法：在市售设备上作些小改进问题：a市电瞬间电压降说到底就是瞬间能源短缺，不提供稳定的能量只能治标，不能治本；b电子线路的集成度越来越高，各公司的设计也不相同，绝大多数厂家都不提供详细的图纸和程序。因此除了对电磁器件有一定效果外，可操作的范围极为有限。32几种对策的性能比较：电动发电机组和飞轮蓄能系统成本高、制作难度大、且旋转机械维修困难，交流电子稳压电源容量太小；UPS