电能质量重要问题电压暂降

IT、通讯业 IT、通讯业——高价值端客户需要超高可靠性 高价值端客户需要超高可靠性
某计算机中心2秒的供电中断引起约600,000$的损失。 某计算机中心2 秒的供电中断引起约600,000$ 的损失。 600 杭州东信通讯移动电话公司一次暂降造成损失达3 000， 杭州东信通讯移动电话公司一次暂降造成损失达3，000， 000￥ 000￥。
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图b
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2.5 设备不能正常工作的原由
电压暂降往往引起用户电气设备不能正常工作, 电压暂降往往引起用户电气设备不能正常工作, 究其原因主要有： 究其原因主要有：
交流电压不足，供应电能不足，导致设备停运； 交流电压不足，供应电能不足，导致设备停运； 如典型的桥式整流的电源电路。 如典型的桥式整流的电源电路。 电压低引起设备电源监视回路跳闸，设备停运； 电压低引起设备电源监视回路跳闸，设备停运； 电压低引起紧急关闭电路等的速动继电器动作 切断电源； 切断电源； 电压暂降恢复时上升脉冲引起设备的复位电路 不正确动作，设备重启； 不正确动作，设备重启； 电压相角跳变或不平衡电压暂降引起不平衡保 护继电器动作，设备停运。 护继电器动作，设备停运。
-400
（a） 电压凹陷与补偿后波形
6
0.14
t (s)
t (s)
t (s)
1.3 电压暂降的特征量
在电压暂降的分析中， 在电压暂降的分析中 ， 通常将暂降时 的电压有效值与额定电压有效值的比 值定义为暂降幅值 暂降幅值； 值定义为 暂降幅值 ； 将暂降从发生到 结束之间的时间定义为持续时间 持续时间； 结束之间的时间定义为 持续时间 ； 将 单位时间内（ 评估时通常一年） 单位时间内 （ 评估时通常一年 ） 发生 电压暂降的次数定义为暂降频次 暂降频次。 电压暂降的次数定义为暂降频次。
100%
电压 电压RMS (%)
80%
持续时间=5周波
60% 40% 20% 0%
暂降幅值=45%
时间（周波或s）
暂降幅值、持续时间、暂降频次是标称电压暂降严重度的最重要的三个 暂降幅值、持续时间、暂降频次是标称电压暂降严重度的最重要的三个
u (V)
特征量(有时还可能出现电压相位跳变)。 特征量 有时还可能出现电压相位跳变 。 有时还可能出现电压相位跳变
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2.6 电压暂降危害-行业举例2
塑制品聚合加工业、 造纸业、 玻璃制造业——电力 塑制品聚合加工业 、 造纸业 、 玻璃制造业 电力 消耗大户
暂降导致现代化生产线突然停止意味着重启前需要数小时 清除设备内的垃圾。 清除设备内的垃圾。 某玻璃制品厂工频5个周期的电压间断，造成损失约 某玻璃制品厂工频5个周期的电压间断， 200,000$ 200,000$；
u (p.u.)
1 0.5 0.8 0 1
URMS (p.u.)
400 200
u (V)
1
0
-0.5 -1
0.02 0.05
0.6
-200
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(a)
0.4 0.20 0.25 0 0.05 0.10 (b) 0.15 0.20 0.25
2
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
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1.8 电压暂降特征量的统计规律
美国EPRI-DPQ电压暂降统计 电压暂降统计 美国 调查分布图 ◇ 暂降幅值为0.7p.u－0.9p.u 暂降幅值为0.7p.u－ 0.7p.u 的电压暂降占70% 70%。 的电压暂降占70%。; ◇ 持续时间不超过1s的约90%， 持续时间不超过1s的约90% 1s的约90%， 不超过0.1s的约占60%; 0.1s的约占 不超过0.1s的约占60%; 平均发生频次低于0.7p.u. 0.7p.u.的 ◇ 平均发生频次低于0.7p.u.的 18.422次 低于0.9p.u 为18.422次/年，低于0.9p.u 的为56.308 56.308次 的为56.308次/年。
由于故障自动恢复装置（线路重合闸和备用电源自动投入装置） 在电力系统的应用，才出现了短时间中断现象。
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1.6 电压暂降与短时间中断的异同点
电压暂降和短时间中断一般是相伴发生的动态电压质量问题， 电压暂降和短时间中断一般是相伴发生的动态电压质量问题，共同特征是电 压均方根值短时间下降。在分析和评估中， 压均方根值短时间下降。在分析和评估中，往往将短时间中断看作是一种特 殊的严重暂降现象，但又要有针对性的研究。 殊的严重暂降现象，但又要有针对性的研究。 单一电压暂降事件的损失小于1min中断损失，大于1 短时间中断损失。 单一电压暂降事件的损失小于1min中断损失，大于1s短时间中断损失。但由 中断损失 于用户侧电压暂降次数远大于中断次数，前者至少是后者的6 于用户侧电压暂降次数远大于中断次数， 前者至少是后者的6倍 ，甚至可高 600倍 因此，暂降造成的总损失要大于中断造成的损失。 达600倍。因此，暂降造成的总损失要大于中断造成的损失。 中断一般只发生在故障线路上，而电压暂降则可能是由于数百公里外的输电 中断一般只发生在故障线路上， 系统的短路故障引起的. 因此， 系统的短路故障引起的 . 因此 ， 电压暂降问题比中断更具有全局性 （ a problem） global problem）。 在消除影响上，为减少电压中断发生的次数， 在消除影响上，为减少电压中断发生的次数，一般仅仅需要改造一个馈电系 而为减少电压暂降次数则往往需要改造多个馈电系统， 统，而为减少电压暂降次数则往往需要改造多个馈电系统，甚至需改造远处 的输电系统。因此, 解决电压暂降问题更困难. 的输电系统。因此 解决电压暂降问题更困难
短时中断 开 关 重 合 4 暂降
故 障 开
始
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保 护 动 作
开 关 跳 闸
瞬时性故障，重合成功
永久性故障，重合不成功
故障线路用户经历一次暂降和一次短 时间中断，非故障线路经历一次暂降。
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故障线路用户经历两次暂降,一次短时 间中断和一次长时间中断，非故障线 路经历两次暂降。
医疗器械——暂降引起设备不正常工作影响诊断、 治疗、 暂降引起设备不正常工作影响诊断、治疗、 医疗器械
手术进行，甚至危及到病人的生命。 手术进行，甚至危及到病人的生命。
图b：大型电机启动
图a：线路短路
就现象而言,电压暂降并不是新问题。但是,由于其危害和影响十分 突出,它却成为近年来日益引起电工界关注的最重要的电能质量问题.
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1.5
短时间中断的基本定义
当电压有效值降低到接近于零时，则称为中断。
由于对电压暂降下降幅度定义不同，对“接近于零”的定义也有不同： IEC定义“接近于零”为“低于额定电压的1%”；IEEE定义为“低于 10%”[IEEE Std.1159-1995]。
整流滤波波形
速动继电器
复位电路
平衡保护继电器 2012-3-19 14
2.6 电压暂降的危害-行业举例1
汽车制造业—— 灵活的自动控制和链式供应生 汽车制造业
产线管理 由于无序断电和上电, 由于无序断电和上电,暂降导致损坏部件或加工设 备以及数字控制设备需重新设置控制流程； 备以及数字控制设备需重新设置控制流程； 暂降影响机器人电焊工的焊接质量，甚至需要重 暂降影响机器人电焊工的焊接质量 ， 新回炉或电焊程序的重启； 新回炉或电焊程序的重启； 暂降使得喷漆线突然停止，在火炉控制重启前， 暂降使得喷漆线突然停止 ， 在火炉控制重启前 ， 需要30min净化空气控制系统 30min净化空气控制系统。 需要30min净化空气控制系统。 暂降导致停产的更多时间是花费在整个生产线再 启动上（有报道讲，由于4个周波的电压暂降， 启动上（有报道讲，由于4个周波的电压暂降，需 72min才能恢复生产线工作，造成损失可达700 min才能恢复生产线工作 700， 要 72min 才能恢复生产线工作 ， 造成损失可达 700 ， 000$ 000$） 暂降造成商业与民用建筑中的电梯、自动消防与报警系统中止工作…… 暂降造成商业与民用建筑中的电梯、自动消防与报警系统中止工作
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电压暂降(Sags/Dips凹陷 骤降， 凹陷， 1.2 电压暂降(Sags/Dips凹陷，骤降，跌落)的定义
1）电压暂降不同于电压波动或欠电压，是指母线电压有 ）电压暂降不同于电压波动或欠电压， 效值大幅度快速下降且持续时间极短的突发事件。 效值大幅度快速下降且持续时间极短的突发事件。 2） 国际电工委员会 （ IEC）将其定义为下降到额定值的 ） ） 国际电工委员会（ 90%至1%， 至 ， 国际电气与电子工程师协会（ 国际电气与电子工程师协会（IEEE）将其定义为下降 ） 到额定值的90%至10%，其典型持续时间为 ～1min。 到额定值的 至 ，其典型持续时间为0.5～ 。
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1.8 电压暂降危害-发生频次统计
调查结果显示： 调查结果显示：
美国电压暂降幅值低于0.7p.u.的典型值为18-20次 美国电压暂降幅值低于0.7p.u.的典型值为18-20次/年，低 0.7p.u.的典型值为18 0.9p.u.的次数为50次 的次数为50 于0.9p.u.的次数为50次/年。 加拿大对工业用户的调查结果是每个用户侧监测点每相每月 平均暂降38次 平均暂降38次。 38 英国某造纸厂年电压暂降事件次数约36次 英国某造纸厂年电压暂降事件次数约36次。 36 杭州东信通讯移动电话公司2003年上半年就发生了6 杭州东信通讯移动电话公司2003年上半年就发生了6-7次暂 2003年上半年就发生了 降事件。 降事件。
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电压瞬时跌落与短时中断过程描述
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分支线路
电 压
熔断器 电压暂降 重合闸
F2