电压暂降耐受特性测试方法

目录

1、典型设备暂降敏感特性的再认识

2、已开展的试验研究及总结

3、通用性测试方案建议

4、变频器暂降耐受特性测试规程建议

5、展望与讨论

一、典型设备暂降敏感特性的再认识

随着设备制造工艺改进与功能更新，典型敏感设备的暂降耐受特性会发生改变。然而，目前国内外很少针对新一代典型设备的暂降敏感特性开展实验研究，仍在直接或间接引用过时的实验数据产生结论和作为相关研究的基础。

以文献[1]为例说明问题。作者以四类典型设备（PLC、PC、ASD、ACContactor）的已有暂降耐受数据为基础研究设备故障率评估方法，其成果近期将发表。就其方法论而言可行。但是将作者引用的2006年之前的设备暂降耐受范围与我们获得的目前设备暂降耐受范围对比发现，两者存在着明显差别，如图(a)、图(b)所示。

因此，文献[1]中设备故障率评估结果的可信度值得商榷。也就是说，引用典型设备过时的暂降数据做分析，可能导致研究结果产生较大偏差甚至得出错误性结论。

近些年，电压暂降问题越来越严重的另一个原因是暂降敏感设备的种类在增加。最为传统的典型敏感设备有PC、PLC、ASD以及ACContactor四类，随着研究的深入，发现低压脱扣器、开关电源、照明灯具、大型液晶显示屏等均会受到电压暂降事件的影响，其高敏感度及低免疫能力不容小觑。

目前暂降敏感设备的研究主要集中在敏感特性曲线与设备故障率评估方法上，而敏感设备的暂降兼容性问题缺乏关注。为了明确敏感设备对不确定区域内的电压暂降事件的反应情况，应使其兼容性的界定条件逐渐清晰和规范。

二、已开展的实验研究及结论

影响敏感设备暂降耐受特性的因素很多，视角也不同，包括系统侧和设备侧等（如下表所示）。根据设备对某一因素的敏感程度，选择敏感程度较大的影响因素作为测试主项目进行试验。对于三相设备，如变频器等，还需按照暂降类型对其耐受特性的影响大小进行。

（二）试验结论

交流接触器：选取国内外4个主流品牌的三相交流接触器进行了试验研究，其主触头额定电流为63A~65A,线圈电压为220V，额定频率为50Hz。

暂降的起始点对于交流接触器的耐受度曲线有较大的影响，其关系近似满足四分之一对称

性。

交流接触器对于0°起始点下电压暂降的敏感度最低，且残压越大，持续时间越短；对于90°起始点下电压暂降的敏感度最高，且残压越大，持续时间越长。

（二）试验结论

交流接触器：

综合多种品牌接触器的耐受特性曲线，找出不同测试项目下交流接触器的最大持续时间和最小持续时间，可以得到其耐受度曲线的上下限。交流接触器耐受度曲线的上限是交流接触器敏感度最高的耐受度曲线，下限是交流接触器敏感度最低的耐受度曲线。

给出交流接触器耐受曲线上下限是一种极端的体现，可以从一个侧面反映一类接触器的整体耐受特性。

变频器：选取4个主流国内外品牌的变频器进行了试验研究，其电压等级为400V，额定功率为18.5kW。

负载的工作条件：不同转矩、不同转速和暂降类型对变频器的暂降耐受特性影响较大。

电机转矩或转速越大，变频器供电接口对暂降的耐受能力越弱；

变频器对三相对称暂降最为敏感，对两相和单相的暂降敏感度较弱；某些厂家的变频器对单相暂降的耐受特性比两相暂降弱，因为单相暂降会触发缺相保护使其跳闸，而两相暂降不会发生这种情况。

变频器：

暂降事件前供电电压主要影响变频器耐受曲线的时间临界值，随着差值增大，变频器耐受特性的时间临界值也越大，变频器的暂降耐受能力表现的越强。

综合多种品牌的变频器在不同测试项目下的耐受特性曲线（暂降类型为TypeIII），找到变频器耐受曲线的上下限，能够一定程度上反映所测试变频器的整体耐受特性。

（二）试验结论

可编程控制器：(图中P1~P4均为国外品牌，其中P3和P4是同一品牌；P5是国内品牌）

目前PLC具有较宽的供电电压范围（额定电压为AC100-240V，±15%波动）。当电压为220V 时，多数PLCs电压暂降敏感度差别不大；与历史数据对比可见，当前的PLC暂降耐受性有明显提高；

实验证明，不同电源电压下同一试品暂降耐受性能差别明显（见右图）。因此，国外的PLC 暂降实验结论不一定适用于国内情况；

电压暂降的起始点、暂降起始区段的高频振荡、多重暂降等对PLC暂降耐受性能几乎无影响，而暂降事件中的奇次谐波、供电电压的高低、多重暂降以及直流侧储能大小等对其影响较大。

三、通用性测试方案建议

（一）技术指导原则

安全性

试验不能导致设备损坏、功能丢失、性能降低

有效性

从用户角度出发，试验得到的结果能表征设备真实电压暂降耐受特性

适用性

所给出的测试方法以及测试流程，适用于指导所有电压暂降敏感负荷的测试工作

经济性

基于研究性测试结果，抓住测试重心，减少测试工作量

安全性是必要条件，适用性是应有之义，经济性与有效性相互配合。三）测试项目

测试项目分类

将测试项目分为系统侧（电网、厂用电）项目以及设备侧（供电、用电）项目。

系统侧项目：各类电压暂降特征量，包括电压暂降类型、暂降分割法各个区段参数等。

设备侧项目：终端用电设备自身的工作方式、运行特性等相关项目，如负荷类型、负荷功率控制策略、保护策略等。

测试项目筛选

结合设备特性描述、机理分析以及已有指标参数对测试项目进行相应调整。

设备自身特性，如IEEEP1668推荐的暂降类型包括TypeIII、TypeII以及TypeI，三相设备需要考虑TypeIII以及TypeII暂降类型的影响；

机理分析结论可用于指导测试项目的制定，如交流接触器对电压暂降起始点、相位跳变很敏感，应侧重研究；

已有试验在总结与提升后，可以补充机理分析缺失的情况，如大量试验得出相位对不可控整流ASD的影响较小，可以删除该项目的测试。

（三）测试项目

暂降分割法的描述

C4.110提出的暂降分割法是将电压暂降事件分割成不同时段的特性分析方法

符合现实，有其广泛适用性

暂降分割法的参数包括各个区段的一些描述量，如幅值、谐波含量、相角、频率等。

还包括各区段自身特性，如暂降下降斜度、恢复速率等。

这对电压暂降标准发生器提出了一定要求！