工廠供電系統電壓波動的影響及防控分析

董立豪

【摘 要】邁入新世紀以后，國家工業發展速度不斷加快，工廠建設規模不斷擴大，電力系統是確保整個工廠得以有效運行的基本保證。但是，因為工程中用電設備較多，進而會形成很多間歇性負荷、沖擊性負荷，從而導致電壓系統波動嚴重，對工廠企業的正常運行帶來了影響。所以，我們如何防控供工廠供電系統電壓波動問題就成為了擺在我們面前的重要工作。

【關鍵詞】工廠；供電系統；電壓波動；影響；防控分析

在運行工廠供電系統時，起動大型設備、雷擊、企業外部電網問題以及工廠內部電氣裝置短路等問題，會造成電壓暫時斷電又恢復或者電壓瞬間嚴重波動的情況。因為工程需要連續性生產，這樣他們對供電系統的安全性、可靠性以及穩定性就提出了較高的要求。對此，我們必須要用科學的方式有效的控制工廠供電系統的電壓波動問題。

一、工廠受電壓波動的影響分析

因為沖擊性功率負荷會對電力系統公共供電點產生沖擊影響，一般我們需要在220kv為1.6%、10kv為2.5%、35-110kv為2%控制沖擊性功率負荷所生成的電壓波動許可值。在穩定運行的狀態下，需要在允許的差值范圍內控制運行電廠內的設備裝置。電氣照明通常是±5%，電動機一般為±5%，而且，在5%-10%之間控制道路照明、警衛照明以及應急照明，在5^%控制其余設備。然而，波動頻率也會影響到電壓波動限值。如果在允許值以上控制了用戶端電壓波動限值，這樣將會直接影響到用電裝置的生產效率以及性能。

第一、白熾燈。在額定值10%以上控制其電壓數，提升電能損耗到21%，這樣會縮短其70%的壽命，如果在額定值以下控制電壓，這樣會急劇降低放光效率。

第二、熒光燈。在不斷改變和波動了電壓以后，熒光燈的亮度會逐漸降低，如果在較大范圍內持續波動電壓，閃爍感會持續出現。

第三、泵等——高壓類型。如果在20—30%之間控制持續降低的電壓，這樣在持續了0.5-1秒鐘以后，它就會熄滅。

第四、實驗裝置。我們需要嚴格的控其輸出精度，在漸漸波動了輸入電壓時，我們無法保證其精度。

第五、電熱裝置。如果在額定電壓的10%以下控制電廠內的電壓，這樣會減少19%左右的供熱量，而且會不斷延長升溫時間；若是電壓比額定值高，這樣對熱元件的應用壽命也會產生影響。

第六、電機設備。在電壓波動下，會影響到負荷電流、轉矩以及轉差率，從而出現過負荷問題以及不穩定的轉速。如果在額定電壓的10%以下控制電廠內的電壓值，這樣也會持續下降電動機電磁轉矩，同時，會增加5%-10%的負荷電流，而且，也會有10-15%之間的升溫情況出現，并且會出現以下問題：增加損耗、發熱問題出現在繞組線圈中、加快絕緣老化、延長起動時間等，這樣對電動機的應用壽命就會產生影響。

二、分析問題原因

首先，電動機中帶沖擊負載運行，容易導致電壓波動。為了確保電廠可以穩定運行，這樣就會有一定的沖擊性存在于電動機負載中，其特征為：在工作時間內符合功率做劇減變化以及劇增變化，并且其交替更換會有一定的周期性，因此，我們無法準確的控制符合周期性交替的波動電壓。

其次，短時工作情況反復出現，導致負載頻繁，從而誘發了電壓波動。負增作增減變化是這類負載的主要特征，交替也具有周期性，而且交替的幅值、周期不是定值。例如，對工件進行吊運的設備，電焊機等。這樣在一同運行這兩臺設備時，就會將工廠中的電壓波動值增大，影響了工廠的正常運行。

再次，在起動大型電動機時也會誘發電壓波動問題。當前，大功率電動機被廣泛的應用到了工廠中，起動時電流量非常大，從而就會導致電壓嚴重波動。

三、具體的治理措施分析

1、變壓器分接頭的科學選擇，科學控制電廠用電裝置電壓量，將新的配電變壓器安裝在工廠中，從而滿足更好的電壓負荷需求。如果條件許可，可以選擇應用穩壓變壓器或者有載調壓變壓器。在計劃起動那些容量較大的電動機時，需要將電壓事先調高。在起動大型電動機前，應該保證有相應的轉速存在，若是我們能夠有效的控制轉速，對抬升電動機瞬間通電電壓以及縮減起動電動機時的電壓峰值都會帶來幫助。

2、電容器的設置，展開人工補償

串聯補償與并聯補償是電容器的兩種基本補償方式，在改變電廠供電網無功功率分配情況時，并聯電容補償可以發揮重要作用，對電壓波動可以進行有效的抑制，從而將用戶的功率因素提升，使得電壓質量不斷得到優化和改善。在對線路參數進行改變中，串聯補償發揮了重要作用，使得線路電壓損失不斷減少，將線路末端電壓提升，從而將電能損耗降低。

3、把限流電抗器加裝到線路出口

把限流電抗器加裝到變電所線路出口位置，從而將線路的短路阻抗增加，這樣在有故障出現在了限制線路中后，使得電壓波動幅值被不斷降低，從而將電廠內供電設備母線斷路期間的殘壓提升。這時我們可以將FSR大容量開關與電抗器結合起來進行應用，并且對損耗指標、母線殘壓以及運行壓降等進行兼顧考慮。

4、應用最小電抗值的低、高壓配電線路措施

我們應該在0.4Ω/km控制架空線路的電抗值，在0.08Ω/km控制電纜電路的電抗值。對此發現，如果電纜線路與架空線線路的長度大致相同，這樣在負載波動下出現電壓波動就會比較特殊。所以，在條件允許的情況下，在供電時應該盡量選擇應用電纜線路的方法，從而將配電電纜的面積適當增加。

5、并列運行配電變壓器

為了將電廠變壓器阻抗有效降低，我們可以并列運行電廠內部的變壓器，因為電廠中設備運行量較大，有較大的供電負荷存在，這樣短路問題會經常出現在系統中，以為有負載出現在了電廠內部的變壓器中，這樣電壓波動問題都會發生，所以，我們可嘗試將FSR大容量開關安裝到并聯開關上，從而將短路故障的問題降到最低，從而解列處理兩臺變壓器，從而保證可以在殘壓狀態下繼續運行非常故障段的母線。

6、補償帶電電容

異步電動機屬于工廠中的大型設備，所以，我們需要通過個別措施給予相應的補償，從而保證有良好的功率因數存在于整個負荷范圍內。我們可同時將電容器與電動機投入到線路結構中應用，因此，初步應用時，功率因數量會不斷提升。電動機內沖擊電流與滯后起動電流會相互抵消，從而達到穩定電場內部電力系統的目的。然后對電動機的發電問題以及防爆功能需要進行考慮，對補償電容器的容量要科學的進行選擇。

結語：

總之，在工廠當中因為大負荷型設備長期、一同運行，這樣必然會增加用電負荷量，導致線路中的電流過大，這樣的長期的積累下，必然會導致有電壓劇烈波動的情況出現，對此，文章通過上文針對這方面的內容進行了詳細的分析與探究，并且制定了可行性的整理方案，為推動我國工廠企業的安全、穩定、高效運行而做出保障，奠定基礎。

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（作者單位：云南省保山技師學院）