电压暂降及其抑制措施_查也博

-53-
》》 电工研究
源自文库
等。短路发生后，短路点附近电压下降，即 发生电压暂降；当故障清除或者短路点与系 统快速隔离，短路点附近电压就会恢复正 常，意味着电压暂降结束，所以电压暂降时 间取决于故障清除或隔离的时间。短路故障 由于故障瞬时电流一般较大，引起的电压暂 降也较为严重，成为灵敏设备误动作的主要 原因。短路故障总共两类：一类是三相短路 故障，此为对称电压暂降，二类是包括单相 短路接地、两相短路和两相短路接地的不对 称电压暂降。
4.电压暂降的抑制措施 电压暂降问题可以通过改造公用电 网，降低发生故障的可能性得以解决。首先 是减少故障次数，常用方法有定期巡视线路 进行剪树作业，架设绝缘导线，架空线转为 入地电缆等。这种方法可以通过降低故障发 生的频率，从而直接降低电压暂降的频率。 其次，可以提高切除故障的速度，越快的切 除故障，越有助于电压水平的恢复，若能加 快切断故障的时间必将减小电压暂降的影 响，而这需要改进保护技术，需要继电器和 断路器的技术更新，由于现有的切断故障时 间已经很短，此方面改进需要大量的经济和 科技投入。最后，可以对电网设计和运行工 作进行改进，对于对电能质量要求较高的精 密工业用户，可以在电网设计时采用限制同 一供电母线上的架空馈线，并加装相应的一 些补偿装置，实现特殊用户特殊对待。 解决电压暂降问题还可以通过加装 补偿装置时限。常用装置为UPS（不间断 电源-uninterrupted power supply）、
SSTS装置可以用于有多电源供电，并且 对电压波动非常敏感的用户供电上。SSTS的 工作原理是由于SSTS并非采用传统的机械开 关作为切换设备，而是采用半导体固态开关 作为切换设备，同事在先进的监测、控制技 术基础上，当供电电压波动过大时，能够在 2-4ms将现有负荷切换至备用电源，从而实 现多电源之间的不间断变换，为单负荷提供 两个以上的电源供电。由于其切换速度非常 快，对于大多数用户来说，电压暂降和短时 中断已经不能产生影响了。SSTS尤其适合大 容量负荷或是高压大功率负荷，投资也比高
压大容量UPS降低很多，另外建造SSTS的现 场施工改造调试方便，在高中压场合是一种 理想的电压暂降解决办法。当然SSTS也有一 定局限性，一是电源转换仍需要2-4ms的时 间，对于要求特别严格的敏感用电企业，这 点不满足条件，二是由于现在多数地方电网 已经构成地区与地区、城市与城市的环网， 双电源供电仍然不能绝对满足在一条线路发 生电压暂降时，另外一条线路没有一点变 化。
3.绕线式电动机切除起动电阻后转速缓 慢
此类故障主要由以下原因引起： (1)用于紧固导电环和转子绕组的螺钉 松脱，导致导电环和绕组之间的连线中断， 致使转速缓慢；亦有可能由于操作失误，如 举刷手柄未锁定到指定位置，影响到导电环 短路装置的正常工作或使转子一相断路； (2)电刷压力过小、导电环接触面过于粗糙， 导致导电环与电刷之间无法正常接触，进而 引起火花产生，致使转速缓慢；负载机械轴 被卡住。维修时，应拧紧导电环和转子绕组 的螺钉并注意正确操作，调整举刷手柄位 置；若因电环与电刷接触不良影响转速，可 以调整电刷位置，并更换接触面光滑的导电 环。 4.电动机无法起到并伴有嗡嗡声或电动 机运行中转速下降，滑差变大 此类故障主要是由于三相电源缺相引 起的，异步交流电动机定子所生成的圆形 旋转磁场需施加三相交流电，若某相电源缺
电的概率。比如，半导体厂一次时间极短的 电压暂降就有可能使生产线产品报废，甚至 一次电压暂降就可能造成几百万元的经济损 失。
2.电压暂降问题的相关概念 电压暂降（Voltage Sag/Dip）通俗说 法是“短时间电压下降”，即为短时间电 压下降超出正常电压允许偏差值，并且在 经历半个公频周期至1min后又恢复正常电压 值。电压暂降最小值和电压额定值的差被定 义为电压暂降的深度。美国IEEE对电压暂降 的定义为：电压有效值下降，并持续10ms1min。 在我国，随着上世纪末科学技术的持 续发展，工业规模也不断扩大，新的工艺和 技术开始大范围用于生产和生活的各方面， 一些性能好、效率高的高科技设备被越来越 多的用户采用，但是这些设备往往对电源特
》》
电工研究
电压暂降及其抑制措施
四川省机场集团有限公司 查也博
【摘要】本文从电能质量概念和发展背景入手，介绍了社会的发展对电能质量需求的现状。接着对电压暂降的概念进行了简单的介绍，分析造成电压暂降的主要 原因，讨论了电压暂降的抑制措施，着重比较了UPS、DVR、SSTS的优缺点及各自的适用范围。 【关键词】电能质量；电压暂降；原因；抑制措施
DVR是动态电压恢复器，主要用于对供 电可靠性和质量要求很高的用户。DVR能够 输出一定大小和波形的非周期性电压，当电 网输入电压由于各种故障发生不规则突变 时，可以通过补偿使负载端电压近视为正常 的正弦波，一般这个补偿时间可以持续几 十毫秒到几秒钟。DVR装置通过串联在敏感 负荷和系统之间，迅速地补偿了电网中的电 压暂降、震荡等故障，提高了用户端的电能 质量，是保证敏感工业设备不受电压暂降影 响的有效办法。根据美国输配电杂志的报 导，2000年ABB生产的两台容量为22.5MVA的 DVR已经在以色列一家微型处理器制造企业 投用，由于其相应时间小，可至1ms，补偿 量大，可以补偿该企业500ms单相电压暂降 的50%或三相电压暂降的35%，从而可以给该 企业节省因电压暂降造成的数百万美元的损 失。DVR相对UPS有经济上面的优势，可以节 约生产成本，但是也有致命的弱点，即补偿 时间超过几秒以上则无法继续补偿，而且当 电压低于额定50%以下，或者完全中断时， DVR就无法使用了。
DVR(动态电压恢复器-Dynamic Voltage Restorer)、SSTS(固态切换开关-Sol id State Transfer Switch)等。
UPS不间断电源，是一种含有储能装置 （一般为蓄电池），以逆变器为主要组成部 分的恒压恒频的不间断电源。UPS被用于向 设备提供不间断的电力供应，当电网电能 输入正常时，UPS可以起到稳压作用，同时 若蓄电池电压不足，外部电网将对其进行充 电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即 将蓄电池中储存的电能，通过逆变器转换为 交流电源供设备使用，这样可以使负载保持 正常工作，不至于损坏负载的软硬件。由此 可见，UPS设备通常对电压过大和电压太低 都能提供保护。但是UPS自身也存在一定缺 点，因为UPS功率一般较小，而经常以低压 供电为主，若是企业敏感负荷容量较大，则 需求大功率乃至高压大功率UPS，而蓄电池 造价昂贵，后期还设计到定期维护和更换的 问题，并且废旧蓄电池本身对环境也是极大 的污染，即从经济性和环保性来看，UPS都 不是大功率负荷用户的考虑范围。
5.鼠笼式电动机起动后无法达到额定转 速
若鼠笼式三相异步电动机在起动后无法 达到额定转速，多由负载轴被卡住、鼠笼转 子开焊或断条、电动机未正确接线造成。维 修时，应检查负载机械转轴处是否被卡住， 及时更换转子导条或进行补焊并改正电动机 接线。
此外，在判断三相异步电机的故障 时，还可根据不同故障早期征兆的特征进行 预判，具体如表1所示。
五、结论 电动机的故障诊断及维修方法可谓多 种多样，维修人员想要快速准确的对电动机 故障进行维修，必须对电动机的故障现象及 其成因有一个充分的了解，只有在问题中分 析、实践中总结，在不同环境下灵活运用所 掌握的知识，才能不断完善技能，进而达到 能够快速准确地诊断出故障并且对其进行维 修的目的。
参考文献 [1]李佳新,王国伟.常用电动机维护与故障处理[J].科 技创新与应用,2010,(10):187-188. [2]张东凯,王文楷.三相异步电机使用与维修应用手册 [M].华南理工大学出版社有限公司,2011(03):167-168.
失，则定子将产生单相脉动磁场，电动机无 法产生起动转矩。运行过程中，椭圆形旋转 磁场在电动机的气隙中产生，这种磁场的特 点是包含三相谐波成分，因此，若某相电源 缺失，电动机仍可继续运作，但将处于畸变 的磁场下，致使转子电流过大，甚至烧毁绕 组，影响到转速。维修时，应重点检查动静 触点、动力线路、负荷开关的可靠性，避免 缺相运行。
3.电压暂降产生的原因 电压暂降发生的原因可归结为系统 类、变压器类、负荷类三种。系统类为开关 操作、短路故障等；变压器类指的是由变压 器励磁涌流造成的电压暂降；负荷类主要是 由于大型感应电动机启动和大容量负荷投切 等。 电力系统在运行中，引起电力系统短 路的原因可能是电缆损坏、设备故障、雷击
磨擦；电动机周围温度过高等。维修时，应 对受损绕组进行及时更换，按原数据要求进 行重绕，调整绕组端部位置，避免与端盖磨 擦；针对工作环境恶劣和温度较高的情况， 应加设隔热板和保护罩，防止过度受热和电 腐蚀。此外，应对电动机进行日常检修，对 其重点部位用油脂或密封胶进行密封。
性的变化高度敏感，最终使得电力用户不断 提高对电能质量的要求。电压暂降问题也就 变得越来越突出。
目前电压暂降给国内的半导体、煤矿、 汽车、纺织等行业造成的直接经济损失每年 可达几十亿，而间接经济损失更加不可估 量。深入开展电能质量治理已经涉及到了 国家电力体制改革以及招商引资环境，以 至于上升到了社会文明程度的必然需求。
四、直流电动机的故障判断 此类电动机由于采用直流驱动，其主 要故障主要为换向故障，发生这类故障时的 现象是换向时有较强的火花在电刷下面产 生，其产生原因主要为： (1)电机磁路存在问题，可注意检查电 枢、主磁极、换向极等重点部位绕组是否存在 断路或者短路；主磁极、换向极的极间距是
否一致；补偿磁极补偿力度是否正常以及电 刷是否在几何中性线上。(2)换向器或电刷存 在故障。换向器方面，诸如其表面有油渍或 灰尘；换向片的凸片、片间云母存在松动， 换向器因使用过度导致磨损等，都会造成 换向器出现问题。电刷方面，诸如其因松动 导致接触不良、同一电动机的电刷选型不一 致等，会使电刷出现故障。此外，因直流电 动机主要用于采矿机械，其周围工作环境过 差，负荷过重，导致电机的绝缘容易老化， 极易受高压作用击穿绝缘层进而产生接地故 障。因此，为有效避免接地故障的产生，应 该定期对绝缘电阻进行日常检查。
感应电动机具有运行可靠、结构简单 等特点，已经在日常工作生活和工农业生产 中得到大范围运用，其在电网中的负荷比例 达到60%以上，是最重要的负荷。感应电动 机由于是感性负荷，它的投切过程即起动过 程会引起附近区域的电压暂降。当电动机启 动时，定子电流增大为额定电流的5～6倍， 电源阻抗分压也会增加，造成PCC（公共连 接点）发生电压暂降。所以，大容量感应电 机的地洞也是引起电压暂降发生的一个重要 原因。
1.电能质量的概念及背景 电能是一种特殊商品，与国民经济的 发展息息相关。其质量的优劣直接影响到电 网和电气设备的经济、安全运行，对于人民 生活和生产以及工业产品的质量有着特别重 要的意义。电能质量（power quality）是 指电力电网对用户的供电质量和用户对电力 电网的干扰水平。电网对用户的供电质量一 般用电压大小、频率、谐波、电压波动和闪 变、三相电压不平衡度等参数描述。 一直以来，人们已经习惯电能质量和 供电可靠性是相同的概念。过去在谈到供电 质量时候，多用停电次数和停电时间来衡 量。但是随着高科技设备的使用，设备和工 艺对于电能质量的要求提高，当代电网负荷 组成已经发生了较大变化。当然，电压暂降 一次的损失可能大大小于停电一段时间的损 失，但是电压暂降发生的频率缺大大大于停
当变压器终端电压发生剧变时，铁芯 的饱和效应可能产生较大的激磁涌流。一般 变压器激磁电流可以达到6-8倍的变压器额 定电流值，在系统阻尼的作用下，几秒钟后 励磁电流恢复到正常值。根据生产实践经验 可知，电源强度，铁芯剩余磁通等因素会影 响变压器的饱和磁通。在变压器铁芯磁通饱 和期间内，三相电压相位相差120度，电源 阻抗分压在励磁电流的影响下增加，会引发 PCC电压暂降，又由于三相励磁电流大小不 同，故三相电压暂降发生的程度也会不同， 由此可知变压器励磁电流引起的是不对称电 压暂降。