配電系統電壓跌落問題研究

沈瑞寶

摘要：在配電系統中，電壓跌落是一個經常出現的問題，該問題會直接影響電能質量。為了更好的滿足用戶用電的需求，需要解決電壓跌落的問題。傳統的調壓手段比較多，包括改變有載調壓變壓器的變比、投切并聯補償電容器等，但這些傳統的方法反應速度較慢且精準性較差，對電壓跌落問題的抑制效果并不明顯。所以，要采取現代化的抑制措施，減少電壓跌落難問題。

關鍵詞：配電系統;電壓跌落;低壓配電

一、電壓跌落概述

所謂電壓跌落，就是在某個時刻下，電壓幅值從正常工作范圍中偏離，然后短時間后又恢復會正常水平。在IEEE電能質量標準中，電壓跌落特征量的界定范圍為0.1-0.9，持續半個周期-1min則為電壓跌落。在IEC標準中，根據電壓跌落前后的差值和正常電壓的百分比來對跌落深度進行描述。此外，還包括其他描述方式，如電壓相位偏移角和發生頻率也可以用來描述跌落電壓的特征量。通常，造成電壓跌落的主要原因為惡劣的天氣。統計顯示，超過60%的電壓跌落現象都是在惡劣天氣中發生的，包括暴雨、雷擊等天氣。系統故障也是造成電壓低落的一個原因，如果電力系統電路出現故障，會對線路中絕大部分用電用戶造成影響，同時也會干擾整個電力系統的工作狀態。此外，如果一些負荷較大的設備突然啟動，則會出現電流嚴重畸變的情況，進而造成母線出現電壓跌落的情況。可見，造成電壓跌落的原因有很多，這些因素并非人為因素，很難徹底消除。所以，在出現電壓問題時，要采取對應的解決措施，可以從兩方面進行考慮，一方面是系統方面，另一方面是電壓方面。要堅持預防維護的原則，盡可能控制可能造成電壓跌落的各個因素，降低電壓跌落現象的發生概率，促進供電質量的提升。如果出現電壓跌落的問題，應該及時采取有效的補救措施，將其控制在較短的周期之內，避免對用戶用電造成影響。

二、配電系統電壓跌落問題研究

（一）電壓跌落現象產生原因與評估

電壓跌落現象會影響電能質量，所以要做好電壓跌落現象的控制工作。為了控制電壓跌落現象，就要掌握該現象的特征參數，主要包括幅值、持續時間和相位跳變三個特征參數。目前，許多文獻都利用跌落幅值和持續時間來描述電壓跌落的特性量，幅值范圍、持續時間并沒有統一的界定和規范，具體如前文所述。通常，造成電壓跌落的主要原因是惡劣天氣，其中雷擊導致的電壓跌落現象比較常見。雷擊會造成絕緣子閃絡，也可能導致線路對地放電的情況，進而引起電壓跌落的現象。在電力系統中，很多設備都在戶外，所以很容易受到雷電的干擾。雷電引起的電壓跌落情況較多，且持續時間較長，通常在5個周期以上。此外，系統故障也是常見的原因，當前的電力系統中，主要采用分段式電流保護，該保護方式存在一個較大的缺陷，即在故障切除時一定會延時。即使可以做到無延時保護，固有動作時間為1個周期，依舊會對系統造成影響，在故障發生的過程中，線路中的敏感負荷會從工作狀態中被迫退出。如果在線路中安裝了重合閘裝置，則有可能增加電壓跌落的次數。由于系統故障造成的電壓跌落的幅值通常不超過額定值的30%。

（二）抑制電壓跌落現象的對策

電壓跌落會對敏感負荷造成巨大的影響，為了降低影響，應該從多個角度入手，全面抑制電壓跌落現象。在電力系統中，不同的用戶對電能質量的要求不同。所以，在技術成本的角度，要抑制電壓跌落問題，可以從供電部門、用戶、用電設備廠商等方面入手，采取全面可靠的控制措施。在供電部門方面，要盡可能提升供電的可靠性。一方面，減低線路故障的發生概率，采取有效的監控措施，并提升故障切除的速度。可以使用快速動作繼電保護裝置，也可以架設雙回輸電線路。另一方面，提供相應的評估服務，對敏感設備出現電壓跌落現象的概率進行評估，然后根據當前的成本和效益設計處理方案，可以安裝抑制設備，也可采取相應的措施消除電力擾動，同時對兩項措施需要的經費和帶來的效益進行對比分析，根據分析結果進行方案的平衡和調整。

供配電系統設計過程中，應考慮負荷的波動，計算評估尖峰電流的大小及時間，在選用變壓器、柴油發電機、UPS等裝置容量及設計供電線路時應充分考慮這些短時負荷的尖峰電流影響，或對大容量短時負荷采用專線供電。當配電系統中有較多的電動機負荷時，應做電動機起動校驗，計算電動機起動時母線電壓能否滿足其他設備的工作需求。根據經驗及計算，采取以下措施可有效降低電動機起動時對母線電壓的影響：提高供電變壓器的額定容量;提升供電導線電纜的截面;優化電動機供電線路路徑，縮短電纜長度;多臺電動機時盡可能分時啟動;電動機采用軟起動、星三角起動、自耦變壓器起動等起動方式。具體可根據項目實際情況經過計算選擇多種措施的組合以改善母線電壓波動水平。

在用戶方面，可以調整負荷，降低負荷的敏感程度。如果負荷有較高的電能質量要求，則電力企業無法在短時間內獨立滿足用戶需求，所以要從用戶入手降低敏感負荷程度。可以采用動態補償技術，根據補償信號的種類和動態電能質量調節裝置的連接方式，可以分成兩種動態補償方式，一種是串聯電壓補償，另一種是并聯電流補償。串聯電壓補償可以在電壓跌落的過程中向系統注入幅值、相角和頻率，并且串聯在供電電壓中，可以將跌落成分抵消。并聯電流補償方式則主要有兩種作用，一種是消除大容量負荷啟時出現的電流畸變問題，避免電壓跌落現象在母線中出現。另一種是在電網電壓波動的過程中，確保負荷處的電壓可以繼續正常工作，避免敏感負荷受到干擾無法正常工作。在設備制造商方面，可以加強對設備靈敏性的研究，增強設備對電壓下跌的免疫和抵抗能力。

結語：

綜上所述，在配電系統中，電壓跌落會影響電能質量，進而降低整個電力系統的運行效率。為了抑制電壓跌落的現象，電力企業要從多個方面入手，不僅要采取有效的預防監控措施，還要加強電壓跌落現象的處理水平。可以抑制電壓跌落現象的裝置較多，包括蓄電池蓄能系統、靜止無功補償器、不間斷電源等等，可以根據需求進行選擇。

參考文獻：

[1]夏連成. 配電系統電壓跌落問題的分析[J]. 科學技術創新， 2016（27）：191-191.

[2]邢煥宇. 配電系統電壓跌落問題的分析[J]. 中國新技術新產品， 2015（23）：59-59.