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電壓暫降科普(2)——根本原因

  電壓暫降是系統正常運行中不可避免的短時擾動現象,本質上是系統中突然吸出一個大電流引起的電壓事件。突然的大電流是導致電壓暫降的根本原因。
  系統內突然吸出大電流的原因很多,可能在系統側,也可能在用戶側。系統側原因有:短路故障、大型變壓器空載激磁等;用戶側原因有:大容量感應電動機啟動、大負荷投切等。其中,系統內線路和母線短路故障是最主要原因。
  在系統內不同位置吸出一個大電流所導致的母線電壓暫降,其暫降幅值與電流吸出點到關注母線的阻抗以及系統阻抗(系統阻抗可度量系統的強弱程度)有關。

  不同原因引起的電壓暫降如下:

  1 短路故障

  統計表明,短路是導致電壓暫降的主要原因。系統運行中,雷擊、操作過電壓、絕緣老化、設備缺陷、人為誤操作、動物接觸等是造成短路的主要原因。故障時,流經系統阻抗的電流變大,系統阻抗的分壓隨之增大,PCC點電壓降低,導致電壓暫降事件發生。暫降幅值取決于系統阻抗與故障阻抗的相對值。系統越強,系統阻抗越小,相同故障導致的暫降幅值越大(剩余電壓值越大,電壓降低值越。。電壓暫降持續時間決定于故障電流的清除時間,即保護定值和開關動作時間。一般輸電網故障的清除時間明顯短于配電網故障清除時間,也就是說,單純從暫降持續時間的角度看,配電網故障引起的電壓暫降比輸電網嚴重。因此,在配電網中,為了降低電壓暫降事件的嚴重程度,可采用快速保護和快速投切開關等預防性措施。

   2 變壓器激磁

   如果變壓器正常運行時鐵芯接近飽和,最大勵磁電流可能是正常值的數十甚至數百倍,從而造成電壓暫降。工程中,為了保證高端用戶優質供電,采用大容量專用變壓器為用戶供電,其目的就是降低變壓器激磁引起的電壓暫降的嚴重程度。調查表明,變壓器激磁引起的電壓暫降發生頻次和嚴重程度,多數情況下均低于系統故障。

   3 大型感應電機啟動

   感應電機啟動包括轉矩的建立和加速兩個階段,在這兩個階段均需要大電流,電機從電網內汲取的電流可能是滿負荷運行時的5~8倍,該大電流導致系統阻抗的分壓增大,引起電壓暫降。感應電機啟動是引起電壓暫降的原因之一,但實際中,由于電動機接入系統的容量相對于電動機容量更大,系統阻抗相對于電動機阻抗更小,因此電動機啟動引起的電壓暫降,通常并不很嚴重。一般,電動機啟動引起的電壓暫降幅值由電動機啟動容量、上級變壓器剩余容量和局部電網容量共同決定。僅在電動機啟動容量與上級變壓器剩余容量很接近時,電動機啟動引起的電壓暫降才較明顯。

來源:亞洲電能質量聯盟 

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