电压暂降

电压暂降试验的规定：
4.电压暂降现象的起因总结

引起电压严重暂降的最主要原因是系统元件或
线路的故障。(雷电等恶劣天气影响居多的线路短路) 特征：暂降幅度大、近乎矩形曲线、持续时间短 （即故障在线时间）

图a：线路短路
引起电压暂降的另一主要原因是大容量负荷的
投切。（大型电机、电弧炉、焊接设备等） 特征：暂降幅度小、非规则矩形、持续时间长
暂降发生过程简要分析
电压
RMS,
电压暂降
故障切除 电压恢复
重合成功 电压恢复
1
分支线路
熔断器 重合闸 1
变电站
主馈线 2
短时间中断
2
A
B
时间
图5-4 重合闸时故障线路（实线）和非故障线路 （虚线）电压均方根值 A——故障切除时间 B——重合闸重合时间
图5-3 带有熔断器和重合闸的架空线路配电系统
事件型电能质量－电压暂降实测波形
电压暂降的持续时间主要是由熔断器、断
路器和保护装置的动作时间决定。 传输线路的短路故障清除时间较短，约 60~150ms; 配电故障的清除时间较长，MV, 0.5~2s, LV, 则取决于熔丝的特性。
二、电压暂降幅值
电压暂降的跌落程度是随机的，取决于电网内观察点相对 于短路点的位置（距离）。 观察点离短路点越近，残压越低； 观察点离电源（电源、电容器组、蓄电池等）点越近，电 压跌落的越小； 输电系统的故障会导致大范围（数百公里远的地区）发生 电压暂降； 配电网短路故障的影响范围较小；但用户设备内部故障引 起的附近观察点的电压暂降更严重； 短路类型和变压器绕组的连接方式会改变电压暂降深度。
谢
谢
产线管理 由于无序断电和上电,暂降导致损坏部件或加工设 备以及数字控制设备需重新设臵控制流程； 暂降影响机器人电焊工的焊接质量，甚至需要重 新回炉或电焊程序的重启； 暂降使得喷漆线突然停止，在火炉控制重启前， 需要30min净化空气控制系统。


。
暂降导致停产的更多时间是花费在整个生产线再 启动上（有报道讲，由于4个周波的电压暂降，需 要72min才能恢复生产线工作，造成损失可达700， 000$） 暂降造成商业与民用建筑中的电梯、自动消防与报警系统中止工作……
开始时刻：11/5 8:55:39:380，结束时刻：11/5 8:55:39:737，持续时间357ms，最低降至7.93kV （线电压）
大型电动机的启动引起的电压暂降
电流（A）
时间（s） 时间（s）
2.电压暂降的特性参数
电力系统是一个独特的自成一体的动态系统。 任意一点的电压、电流或者阻抗发生变化都将引 起系统其他地方的电参数发生变化。 一、电压暂降持续时间Biblioteka Baidu
整流滤波波形
速动继电器
复位电路
平衡保护继电器
现代电气设备对电压暂降愈加敏感
（1）电子计算机 （2）可编程逻辑控制器（PLC） （3）可调速驱动装置
电压暂降对电气设备及控制系统的影响
电压暂降对一些设备影响总结于下表：
典型设备的暂降敏感曲线

耐受或过渡电压暂降的能力（voltage sag ride-through capability，又称为电压暂降承受值或容忍值）是指确保 设备正常运行所能容忍的最低电压值与承受时间。

用户设备对电压暂降的容忍性表现为电压暂降敏感曲线 （最小暂降承受值与持续时间的函数关系），如图所示， 国际上最早称之为CBEMA曲线。
CBEMA曲线
ITIC曲线
正常工作状态 9 8 非正常工作 状态
可调速电机 CBEMA ITIC
电压暂降承受值%
7 6 正常工作状态 5 4 3 2 1 0.1 1 10 持续时间 0 周波 非正常工作 状态
电压暂降危害-行业举例2
塑制品聚合加工业、造纸业、玻璃制造业——电力 消耗大户
暂降导致现代化生产线突然停止意味着重启前需要数小时 清除设备内的垃圾。 某玻璃制品厂工频5个周期的电压间断，造成损失约 200,000$；

IT、通讯业——高价值端客户需要超高可靠性
某计算机中心2秒的供电中断引起约600,000$的损失。 杭州东信通讯移动电话公司一次暂降造成损失达3，000， 000￥。
电压暂降持续时间（相2）
相3（没有扰动）
三相电压暂降持续时间
等效三相电压暂降
某工业用户端电压暂降幅值分布图
图所示为一家115kV 工业用户电压暂降幅值的实 测结果（监测期为1年）。 可以看到，该工厂供电系统 中电压暂降绝大多数处在 低于额定值的10%-30% （或表示为0.9pu ~0.7pu） 范围内。电压暂降大于50％ 的几乎为0.


3.设备制造商方面：
7.总结

电压暂降是一种不可避免的自然现象，随着新型电力 电子设备在电力系统中的广泛应用，电压暂降已日益 成为电力设备安全运行的一大隐患，电力部门有责任 为用户提供本系统电压暂降的详细信息，用户应根据 实际情况选购新设备，或者为保证设备的安全运行采 取必要的技术措施；而设备制造行业也应重视设备对 电压暂降的敏感程度，及提供相应的技术参数描述设 备对电压暂降的免疫能力。总之，解决电压暂降所带 来问题的关键在于电力部门、电力用户和设备制造商 的密切合作。
Dip Sag
有 专 家 这 样 定 义
电压暂降(Sags/Dips)的基本概念

在电压暂降的分析中，通常将暂降时的电压有效值与 额定电压有效值的比值定义为暂降的幅值，将暂降从 发生到结束之间的时间定义为持续时间，将单位时间 内发生电压暂降的次数定义为暂降频次。 国际电工委员会（IEC）将其定义为下降到额定值的 90%至1%，国际电气与电子工程师协会（IEEE）将 其定义为下降到额定值的90%至10%，其典型持续时 间为0.5～30周波。
0.1
1 Duration (seconds)
10
100
SEMI: Semiconductor Equipment and Materials International group（半导体设备及材料国际组织）
SEMI F47
电压暂降的危害-行业举例1


汽车制造业—— 灵活的自动控制和链式供应生

三、相位跳变
电压暂降发生时通常会产生电压相位的改变称为相位跳变。
四、电压暂降发生的频次
电压暂降频次是指一定时间内电压暂降发生的次数，其数 值越高则对敏感负荷的影响频繁程度越高。
阈值对电压暂降持续时间的影响

电压暂降的持续时间取决于设定的阈值
阈值
等效三相电压暂降
电压暂降持续时间（相1）
图b：大型电机启动
就现象可见,电压暂降并不是新问题。但 是,由于其危害和影响十分突出,它却成为 近年来日益引起电工界关注的最重要的电 能质量问题.
电压暂降对供电条件的影响

电压暂降的起因是由于事件引起的功率（尤其是无功功 率）大幅度变化，其波及面较大。

电压暂降的直接技术性影响取决于暂降幅值和持续时间。
3.电压暂降的国标


以IEEE 和IEC 为首的电力电气权威机构相继制定了电 压暂降相关国际标准：IEEE Std 1159-1995 和IEC 61000-2-8（2002-11），这为电压暂降的标准化治理 提供了有力的依据。目前，我国在供电方面还没有制 订该项国家标准。 我国标准《GB/T 17626.11-2008 电磁兼容 试验和测 量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验》 直接等效于IEC 61000-4-11，其对电压暂降试验的规 定如下：
电压快速短时突然变动示例
电压暂降(Sags/Dips)的基本概念

电压暂降属于两维的电磁扰动，即电压跌落的大小（残压或暂降深 度）和时间（持续时间—见图）。 残压是电压暂降或短时间停电过程中电压方均根值的最小值，残压 可用伏特值或相对参考电压的百分比值或标幺值表示。
参考电压
阈值
暂降 深度 暂降持续时间 残压
2
1.5
1
0.5
0.001
0.01
0.1
1 Duration (seconds)
10
100
0 1000
ITIC: Information Technology Industry Council（IT业委员会）
Voltage Magnitude (pu)
暂降事件分布图 图为对某美国公司 进行电能质量检测， 监测期间发生24次 电压暂降，根据 SEMI F47_1998标 准制造的半导体设 备可以规避了17次。
电机接触器
设备电压暂降敏感曲线举例
暂降记录分布图 - ITIC_1997标准
Magnitude-Duration Scatter Plot
2.5
Total Events: 24 Events Violating ITIC Low er Curve: 10 Events Violating ITIC Upper Curve: 0
设备不能发挥应有的功能，或只能在有限的范围内运行。 设备性能降低，在极端情况下完全停止工作。 更为严重的是，工艺流程重启动造成的连带影响；
5.电压暂降的危害

随着现代电力工业的快速发展和系统中用电负荷结构 的重大变化，暂态电能质量问题引发的事故越来越多， 电压暂降问题愈发凸显，电压暂降造成生产线上电机 停机、变频器失压保护动作、可编程逻辑控制器 （PLC）失灵、计算机存储数据丢失等事故也越来越 多，给用户带来巨大的经济损失。
SEMI F47_1998标准
Magnitude-Duration Scatter Plot
1.2
Total Events: 24 Events Violating SEMI Curve: 7
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1000
Voltage M agnitude (pu)
0.001
0.01
设备不能正常工作的原由

电压暂降往往引起用户电气设备不能正常工 作,究其原因主要有：
交流电压不足，供应电能不足，导致设备 停运；如典型的桥式整流的电源电路。 电压低引起设备电源监视回路跳闸，设备 停运； 电压低引起紧急关闭电路等的速动继电器 动作切断电源； 电压暂降恢复时上升脉冲引起设备的复位 电路不正确动作，设备重启； 电压相角跳变或不平衡电压暂降引起不平 衡保护继电器动作，设备停运。
（注：按照IEEE定义，低于额定值0-10%的电压变动不属于电压暂降）
电压暂降特征量的统计规律
美国EPRI-DPQ电压暂降 统计调查分布结果 ▲暂降幅值为0.7p.u－0.9p.u 的电压暂降占70%。; ▲持续时间不超过1s的约占90%， 不超过0.1s的约占60%; ▲发生频次平均低于0.7p.u.的 为18.422次/年，低于0.9p.u 的为56.308次/年。

医疗器械——暂降引起设备不正常工作影响诊断、治疗、
手术进行，甚至危及到病人的生命。
6.电压暂降的抑制

很明显，为解决或减缓设备敏感度问题，应该从消除或减少设备遭受电 压暂降的机会和增强设备本身对暂降的耐受能力两方面入手。 因此，设备对电压暂降的敏感度问题涉及电力部门、用户和设备制造商， 需要三方协力合作，共同解决。 1.供电系统方面 2.用户方面
11月5日8时55分36秒发生电压闪停问题，电能质量监 测装置记录的故障时刻进线电压电流波形如下图所示：
开始时刻：11/5 8:55:36:729，结束时刻：11/5 8:55:37:069，持续时间340ms，最低降至7.9kV（线 电压） 11月5日8时55分39秒又发生电压闪停问题，电能质量 监测装置记录的故障时刻进线电压电流波形如下图所 示：

国际供电界关于电压暂降的认识

CIRED KL2002国际供电会议主席指出，把电能质量 问题列为当前国际供电界关注的首要问题。而电能质 量的首要问题是电压骤降，应该作为研究解决的重点 （在用户电能质量问题投诉中，90%以上是电压骤降 引起的。据统计和案例反映，造成用电设备异常运行 或停电的绝大部分因素是电压骤降问题）。
大纲
1.电压暂降(Sags/Dips)的基本概念 2.电压暂降的特性参数 3.电压暂降的国标 4.电压暂降的起因 5. 电压暂降的影响及危害 6.电压暂降的抑制 7.总结

1.电压暂降(Sags/Dips)的基本概念
电压暂降概念与定义

电压暂降或下跌是指供电电压有效值在短时间内突然下降 又回升恢复的现象。在电网中这种现象的持续时间大多为 0.1～1.5s。