電網電壓波動對電氣傳動設備的影響及對策分析

孫海新

摘 要 本文主要是對交直流電氣傳動設備中電網波動問題產生的影響進行分析。通過對某地區電網電壓波動情況的研究可知，在出現電網波動的情況下，很可能引發設備欠電壓跳電或是設備損壞等問題，不利于生產工作的繼續開展。基于此，本文就將對電網電壓波動對電氣傳動設備的影響問題展開研究，希望通過相關對策的提出更好地提升電網電壓工作穩定性。

關鍵詞 電網電壓波動;電氣傳動設備;影響

基于當前交直流傳動裝置應用范圍的擴展，不僅實現了生產質量的提升，同時對于企業資金成本的節約也有著重要幫助。一般調速裝置對電能質量工作的要求更為嚴格，而一旦出現電網波動很可能會對設備的正常運轉產生影響，不利于正常生產工作的開展。根據研究發現，近年來我國因為電網故障引發的故障問題十分常見。因此為進一步減少和控制電網波動對設備產生的影響，就更需要加強對影響問題的研究，在制定相關應對方案的基礎上優化電力工作的順利開展。

1電氣設備中電網波動引發的影響

1.1 電網電壓上升的影響

基于電氣設備在設計過程中需要具備一定的電壓承受能力，所以在電網電壓出現小幅度上升的情況下，電氣設備仍然可以保持正常運轉和工作。但是如果電網電壓的上升幅度過大，甚至超出正常承受范圍，很可能造成電氣設備運行受阻，甚至出現電氣設備損壞等問題。具體問題為：其一，工作頻率下正常運行的風機或是水泵等異步電機轉速會出現明顯提升[1]。其二，針對變頻傳動裝置而言，在應用二極管整流器的過程中，由于電網電壓出現上升趨勢，因此電機輸出電壓也將出現明顯提升，不利于電機的正常運轉。如果變頻器采用的是矢量閉環控制方法，那么為了確保電機磁通恒定，電機的電壓就不會出現明顯變化，在這種工作狀態下，就不會對電機的正常運轉造成負面影響。其三，針對變頻裝置而言，如果電網電壓上升趨勢不明顯，整流器在自動運轉過程中就會針對問題進行自動變化，避免出現電機電流的明顯變化，此種情況下一般也不會對電機的運行產生負面影響。

1.2 電網電壓下降的影響

（1）對支流傳動裝置和可控硅調壓裝置的影響。在電網電壓出現明顯下降的情況下，冷卻風機和水泵的正常輸出功率就會出現明顯變化，制冷效果將明顯下降，甚至出現調速裝置運行溫度的提升，不利于設備的正常運行。

（2）對交流傳動裝置的影響。在電網電壓出現明顯下降的過程中，由于風機和水泵的功率已經明顯下降，因此變頻器的冷卻效果也將受到嚴重影響，甚至會對變頻器穩定運行造成負面影響[2]。具體問題為：首先，針對變頻傳動裝置而言，需要采用二極管整流器開展工作，通過借助V/F進行開環控制，但是由于這一過程中電網電壓呈現下降趨勢，所以中間直流電壓會受到影響，此種情況下轉矩脈動變化必然會明顯提升。在對恒轉矩負載進行拖動的過程中，電網電壓的下降就會造成電流短時間增加，如果這一階段無法保證輸出力矩，很可能引發電機堵轉的情況[3]。其次，針對電流型變頻傳動裝置而言，如果電網電壓的下降情況不明顯，整流器在實際工作中就能有效進行調整，基本保證電機電流不出現變化，同時不會對電機運轉狀態造成負面影響。如果電網電壓下降情況明顯，系統就很難進行在保證電機電流穩定的同時控制電機轉速，甚至還會在工作中出現拖不動負載的情況。

2變頻器欠電壓保護工作的相關試驗和對策

2.1 欠電壓測試

在研究中發現，一些廠家比如西門子公司，在對電源進行控制的過程中采用的都是變頻器中間的直流回路電壓[4]。還有一些廠家比如三菱這種公司則是采用小容量的變頻器進行電源控制，一般小容量變頻器本身就具備元件過載能力。如果出現電網電壓下降，而下降時間并不長的情況下，大部分功率器件仍然能承受電網的變化，不需要對其進行格外關注。但是對于部分可關斷器件而言，仍然需要承受相應的反向驅動才能進行關斷。

變頻器在對電源進行控制的過程中需要加強借助開關電源的幫助，如果電網電壓的下降趨勢不大，就應該加強對電源開關深度的調節，但是在這一過程中應該保證控制系統的正常運轉。如果出現電網電壓下降速度快，主回路的電流就會明顯增加，甚至出現功率器件負荷程度增加，容易造成電源系統的不規律紊亂，出現變頻器受損的問題。為確保變頻器在實際工作中的安全性得到最大保證，變頻器在設置過程中都會不同程度增加欠電壓保護[5]。

2.2 應對措施

基于目前我國電壓系統的設計和選型已經基本實現了成熟發展，因此系統的運行也相對更為穩定。無論是電網電壓的上升還是下降都可以對發電工作進行調節和控制，但是在這一階段，工作人員仍然需要加強對浪涌電壓對設備產生的負面影響。在高壓電網的運行過程中，還應該加強對電網防雷擊效果的提升，必要情況下應該對電網保護范圍進行拓展，從而實現對電網工作效率和質量的全面提升。

3結束語

綜上所述，在電網電壓運行過程中，如果出現的波動變化幅度小或者是變化持續的時間比較短，通常并不會對交直流傳動裝置和電機運行裝置產生嚴重影響。相反，如果電網波動變化大，或者變化持續產生的時間比較長，那么為了保障設備運行安全，就必須人工干預傳動設備停機，避免出現補償電壓的短時跌落，只有這樣才能最大程度上保證設備運轉過程不受到影響。在當前社會電力發展水平全面提升背景下，群眾生產生活對用電量的需求不斷提升，因此為了最大程度上保證用電安全，更需要工作人員加強對電網電壓波動情況的掌握，只有這樣才能為我國電力行業的可持續發展提供重要幫助。

參考文獻

[1] 張軍，沈國芳，徐京，等.電網電壓波動對電氣傳動設備的影響及對策[J].變頻器世界，2014，36（2）：77-80.

[2] 張永昌，彭玉賓，曲昌琦.不平衡電網電壓下的PWM整流器預測電流控制[J].電工技術學報，2016，31（4）：88-94，103.

[3] 曹喜生，薛晟，魏永武，等.基于DSP的交流傳動MMC電容電壓檢測系統[J].自動化與儀表，2019，34（2）：69-73.

[4] 李曉東，李險峰，官二勇，等.ABB中壓變頻傳動系統失電跨越功能的研究與應用[J].電氣傳動，2013，43（4）：74-76.

[5] 王歸新，金申義.基于三相電壓型PWM整流器控制策略研究[J].電氣傳動，2019，49（10）：34-38，74.