电网内电压暂降与短时间中断

电网内电压暂降与短时间中断
5.1 概述
电压暂降与短时间中断通常是相关联的电能质量问题。 电压暂降：指供电电压均方根值在短时间突然下降的事件，其典型 持续时间为0.5-30周波。 幅度： 90%--1% （IEC） 90%--10%（IEEE） 电压暂降的描述： 暂降幅值：暂降时的电压均方根值与额定电压均方根值的比值。 持续时间：从暂降发生到结束之间的时间。 相位跳变：电压相位的突然变化。暂降频次 电压中断：电压均方根值降低到接近于零时，称为中断（短时、长 时） 幅度： <1% （IEC） <10%（IEEE）
U U 0 1 4
可见：纹波
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越小，性能越好。
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三、典型设备受电压暂降影响
1. 2. 3. 4. 5. 冷却控制装置：对生产电子器件的厂家来说，在发生电压 暂降的情况下，制冷用的大型电动机可能跳闸而停止工作； 直流电机控制：在印刷与塑料生产中，发生电压暂降期间， 直流驱动的控制器和卷绕机都可能断电，造成巨大的经济 损失； PLC:在工业生产中，PLC的某些部分对电压暂降非常敏感。 机械装置：电压的任何波动，特别是电压暂降，都有可能 引起自动装置或复杂机械的不安全运行； 可调速装置：电压暂降可能引起可调速驱动装置跳闸。
U2 U0
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2、再由变换关系求出三相电压
U U1 a 1 1 1 2 U 1 b U 2 2 1 U 0 U c
中断类型 起因 短时间电压中断
1.瞬时性故障清除前，故障相线路经历短 时间中断 2.保护误动时，非故障相也会经历短时间 电压中断 3.运行人员误操作
长时间电压中断
1.永久性故障 2.瞬时性故障时，重合闸拒动 3.线路故障检修
故障恢复方法
自动恢复
1.重合断路器，主要用于架空配电线 2.自动切换至正常供电母线，多用于工业 用电系统
估计的前提条件： 1. 重合闸装置和熔断器的 安装位置（时间配合、保 护整定） 2. 重合闸装置多次重合每 次的成功率 3. 线路长度及各线路的故 障率。
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例： 主馈线故障率： 0.1次／(年· km) 分支线路故障率：0.25次／(年· km) 第一次重合成功率:75％， 第二次重合成功率:10％，
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非故障线2和故障线路1上的实测电压波形
(单相、两相和三相电压暂降占全部电压暂降的比例约为66％、17％和17％)
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5.3短时间电压中断的监测与随机预估
一、短时间中断： 由于故障或检修而断开，在短的时间内重新供电
的电压中断现象。短时电压中断发生的频率较高。
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例：
故障发生后，故障线路1上的用户将承受一次电压暂降(实线)， 并将承受随之而来的由于断路器切除故障所引起的电压中断的影响。 非故障线路2上的用户将仅承受一次电压暂降(虚线) 按上述方式配合时，将会对不同的用户带来不同的影响。一般 暂态性质的故障经过一次重合可清除，但故障线路要经过一次或多 次电压暂降或中断。
手动恢复
手动恢复至正常供电母线
具体措施
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二、短时间中断的监测 目的：了解某一地区电压短时中断的概率分布，为改 善电能质量提供数据。
描述方式： 中断频次/年(月) 持续时间
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中断平均次数
N
(r )

N
i 1 k i 1
k
(r ) i
T
i
的事件次数； (r ) N —事件发生平均值。 持续时间概率密度f(r)函数和概率分布函数F(r)
f (r ) N
(k ) (r ) (r )
Ni( r ) —在监测期间Ti内，由监测装置i观察到的在r范围内
N
F (t )
( r )t
f (t )
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重合闸过程 1. 发生故障，断路器瞬时断开； 2. 断路器1s后重合； 3. 故障仍然存在，过电流使断路器再次瞬时断开； 4. 断路器5s后重合，闭合约1s时间，故障仍然存在，保持闭合到分 支线路熔断器动作； 5. 熔断器熔断后，若故障仍然没有消失，断路器第三次断开，并保 持断路状态（长时间断电） ；
U sag p(1 p)Z12 Z0 (Z1 Z 2 ) pZ1Z 2 p(1 p)Z12
例5-2 如右图 可见：环网供电可使电压中断 次数大大减少，但故障引起的 电压暂降一般较辐射状配电系 统故障引起的电压暂降严重
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三、凹陷域 临界距离，描述了当PCC电压降低到等 于临界电压时，故障点与 PCC 之间的距离， 即 当 故 障 发 生 在 PCC 与 临 界 点 之 间 时 ， PCC处的敏感性负荷将受到严重影响。 将系统中发生故障引起电压暂降，使所 关心的某一点敏感性负荷不能正常工作的 故障点所在区域称为凹陷域。 在凹陷域以内发生的相关故障引起的电压 暂降，将使所关心的敏感性负荷不能正常 工作； 在凹陷域外:~~~~ 在未来的电力系统中，电压凹陷域的分析 可能会像潮流计算和短路计算一样，成为 电力系统分析中不可缺少的一部分。
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随着用电设备的技术更新，敏感性设 备的大量使用，对供电系统系统的电压质 量提出了更高的要求。同时由于电压暂降 的随机性。电压暂降与中断已上升为最重 要的电能质量问题（国外占80%）
图为某一实测电压暂降的概率分布情 况，多数电压暂降的幅值为额定电压的 90％～70％。
本章主要内容： 电压暂降与短时间中断的起因、预估、临界距离、 凹陷域、不平衡暂降及检测方法。
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5.2电压暂降与中断的起因
主要原因：
1. 雷击：造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作，从而导 致供电电压暂降，这种暂降持续时间长，影响范围大； 2. 电机全电压启动：需要从电源汲取很大的启动电流，这一大电流 流过系统阻抗时，将会引起电压的突然下降。暂降持续时间较长， 但程度小；（黑启动） 3. 短路故障：可能会引起系统远端供电电压较为严重的跌落，可能 引起中断； 4. 保护装置切除故障、误动以及运行人员误操作：可引起供电中断。 具有故障自动恢复装置(重合闸等)的断电为短时间中断，而需要手动 才能恢复的断电则为长时间中断。
一、单相故障 对于单相故障，三个序网应在故障位置处串联连接。以A相发生故 障为例，图给出了单相故障的等值电路图。 1、先在序网络中求出U1、U2、U0
U1 Z F1 Z s 2 Z F 2 Z s 0 Z F 0 ( Z F 1 Z F 2 Z F 0 ) ( Z s1 Z s 2 Z s 0 ) Zs2 ( Z F 1 Z F 2 Z F 0 ) ( Z s1 Z s 2 Z s 0 ) Zs0 ( Z F 1 Z F 2 Z F 0 ) ( Z s1 Z s 2 Z s 0 )
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5.5电压暂降幅值、临界距离与凹陷域
1. 故障PCC电压暂降对敏感设备造成影响 2. 给定敏感设备电压暂降允许值何处故障引起PCC电压暂降超过 该值凹陷域 一、辐射状配电系统的电压暂降幅值与临界距离 ZF U sag ZF ZS
ZF—故障点与PCC点之间的线路阻抗 ZS— PCC点与电源之间的系统阻抗 令 Z F zl (z为2015/9/12 11
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有重合闸动作和无重合闸动作条件下， 长时间电压中断和短时间电压中断次数的比较
类型 位置 长时间电压中断次数（次/年） 所有电压中断次数（次/年）
有重合闸
无重合闸
有重合闸
无重合闸
主馈线 分支A 分支B 分支C 分支D
0.2 0.5 0.3 0.4 0.5
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CBEMA曲线后来修订为折线形式的ITIC曲线
ITIC：稳压容限：110%~90% (CBEMA:106%~87% 允许电压中断：<=20ms 8.33ms)
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二、计算机与电子设备对电压暂降的敏感度分析
计算机与其他电子设备的电源结构极为相似，通常由一 个二极管整流器和一个电压调节器（ DC/DC 换流器） 组成，它们对电压暂降 的敏感程度也是相近的。
1.1 3.1 2.1 2.9 1.9
6.6 6.6 6.6 6.6 6.6
1.1 3.1 2.1 2.9 1.9
可见：设置重合闸与否要视用户对中断次数的要求而定
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5.4电压暂降对敏感用电设备的影响
电压暂降和中断是影响大工商业用户的最主要的电能质量问 题。由前面的讨论可知，当保护装置动作时该供电线路上将出 现电压中断，而相邻线路上都将发生不同程度的电压暂降。因 此电压暂降远比电压中断发生的次数多。所以从总体上来看， 暂降所带来的损失是巨大的。
ZS U z 1U

X x tg 1 S tg 1 r RS
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二、非辐射状配电系统的电压暂降幅值 与临界距离（如：双回线供电） 假设Z1和Z2为两条线路阻抗， Z0为系统阻抗，线路1在距电源p处 发生故障，则负荷母线电压暂降为