敏感用户电压暂降甩负荷原因分析及防范措施

电压暂降甩负荷原因分析
分析电压暂降敏感负荷影响机理、程度对改
进电气设备以及采取抑制措施都有积极作用。由 上述调研情况可知，电压暂降对敏感用户设备影
响机理大部分一致，造成甩负荷的主要原因可分 为四种：一是用户４００ Ｖ进线断路器失压动作跳 闸，造成低压甩负荷；二是低压辅机控制回路交流 接触器失压跳闸，导致接触器不能及时复归造成 电机停运；三是软启动装置自身失压保护动作，导 致电机停运；四是变频调速器内部逻辑判定电压 跌落时异常动作而跳闸。
由于电网电压波动的影响，变电站通过故障
线路感受到故障，一般会受到多次电压波动的冲 击，电压波动持续时间一般在毫秒级，且整个事故 过程持续时间不超过２ ｓ。对于低压４００ Ｖ系统 来说，除电机自身保护逻辑需要动作外，跳闸是由 于电机控制回路内部交流接触器欠励跳闸引起。 按照ＧＢ／Ｔ １４０４８《低压开关设备和控制设备》要 求，单独使用或装在起动器中使用的电磁式接触
ｓａｇ
ｃｏ玎ｅｃｔｏｒ，ＤＹｓｃ），合理
在控制回路中加装简单缺相保护延时跳闸设备；
二是在控制回路上加装小型ＤＹＳｃ设备。 ４
设置变频调速器启动模式。为确保电压暂降时变 频器两次接触器不因控制回路掉电而跳闸，在其 控制回路上加装ＤＹＳＣ设备补偿跌落电压，设置 变频调速器参数，选择自动启动。当电压暂降变 频调速器动作，电压回复满足启动条件时，变频调 速器能以最快时间自启动。由于变频器两侧采用 交流接触器，在交流接触器跳闸后需手动复归方 能合闸，在整改时需修改变频器自身输出的跳接 触器逻辑节点。
Ｖｏｌｔａｇｅ
Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ，简称ＤＶＲ）是目
前国内外解决电压暂降最受关注的装置，可抑制
动态和稳态的电压跌落、浪涌、闪变，具有良好的 动态电压补偿能力旧Ｊ。 在敏感负荷进线侧串联ＤＶＲ，当发生电压骤
酸铜溶液供液泵。生产工艺包括整流、硫酸铜溶
液供液泵、铜箔切割等。铜箔行业在电压波动过 程中，整流柜３８０ Ｖ水泵跳闸甩负荷以及硫酸铜 溶液供液泵停电，导致供液停止影响生产。 ２
速器系统控制回路和主电源回路都可进行补偿。
２）在变频器直流母线排处加装抗电压扰动
图３
变频器加装ＤＹＳＣ
设备二次控制原理图 ３．４电机软启动装置
装置。当电网正常稳定运行时，该装置处于热备
用状态，与变频器完全隔离；当发生电压暂降或失 电时，装置内部储能单元立即通过稳压模块进行 放电，保证变频器正常工作，其控制回路采用在线 式ＵＰＳ供电。该方案整改过程中需改动变频器 直流母线排和控制回路，可彻底解决问题，但改造 成本和后期维护费用较高。 ３）如图３所示，在控制回路加装动态电压暂
对不同负荷的影响程度也不相同”Ｊ。将传统工
业中常见的敏感用户进行分类，并对其电压暂降 甩负荷过程进行描述。
１．１
电解铝行业
电解铝行业在电压暂降过程中失电设备主要
为整流柜纯水循环泵、空压机水泵，净化风机。主 要包括整流和电解两个主要生产工序，其中整流 系统包括纯水泵和软化水泵，纯水泵主要功能是 冷却整流柜，软化水泵用于冷却纯水。由于在重 要辅机控制回路采用交流接触器，在电网电压扰 动时接触器释放导致辅机停运，在电网电压恢复 正常后接触器需手动复归，过长的复归时间将造 成主设备联锁跳闸或被迫停运。
程∞Ｊ。传统工业中电压暂降的敏感负荷主要分
为电解铝、铁合金、碳化硅、电石、晶硅、钢铁和水 泥七大类。由于生产工艺与产业特点，电压暂降
析。失电设备主要为生产区水泵，包括整流和合 成两个主要生产工序，其中整流系统包括纯水泵
作者简介：王轩（１９８５），男，工程师，从事继电保护工作。 收稿日期：２０１５—０１—１４；修回日期：２０１５—０ｌ一２０
ｔｈｅ
ｒｅａｓｏｎ
ｏｆ ｌｏａｄ
ｓｈｅｄｄｉｎｇ， ｐｍｐｏｓｅｓ
ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ ａｎｄ ｌｏａｄ ｓｈｅｄｄｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ； ｌｏａｄ ｓｈｅｄｄｉｎｇ； ｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒ
截至２０１４年底，全国各地发生多起低压甩负 荷事件，给用户带来了巨大经济损失。导致电压 暂降的原因复杂，常见的电压暂降是由系统短、雷 击或大容量感应电机启动引起的，对于这些因素， 网架结构再坚强的电网也无法避免。电压暂降问 题日益尖锐和复杂，已引起各国专家和学者的广 泛关注，如何保障优质电力的不间断供应变得更
万方数据
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青海电力
第３４卷
和软化水泵，纯水泵功能是冷却整流柜，软化水泵 用于冷却纯水。合成系统包括原料输送泵及供水 泵。由于整流系统重要辅机控制回路采用交流接
触器，在电网电压扰动时，接触器释放导致辅机停 运；电网电压恢复正常后，接触器需手动复归，过 长的复归时间造成主设备联锁跳闸或被迫停运。 原料供给系统在电压暂降过程中跳闸，合成工序 工艺连锁跳闸甩负荷。 １．３铁合金行业 铁合金行业电压暂降过程中失电设备为炉变 整流柜冷却水泵。生产工艺包括烧结、配料和矿 热炉、循环水四个主要生产流程。厂内电机及水
软启动装置在电机启动过程中使用，当电机
到设定转速时，软启动设备退出运行自动切换至
旁路接触器带电运行。
在电压暂降时，造成软启动设备跳闸原因：一 是控制回路接触器跳闸；二是软启动设备电压缺 相时，瞬时（无延时整定功能）跳开接触器。防范 措施有两种：一是解除软启动装置内部缺相保护，
降补偿装置（Ｄｙｎａｍｉｃ
泵控制电源采用厂用４００ Ｖ段交流电源。在电网
发生波动时，控制电源随之波动，导致水泵控制回 路交流接触器跳闸，炉变整流柜缺少冷却水，导致 高温跳闸从而甩负荷。 １．４铜箔行业 铜箔行业失电设备为整流柜３８０ Ｖ水泵及硫
３建议及防范措施
３．１ ４００ Ｖ进线断路器改造方案
１）在４００ Ｖ敏感负荷进线侧加装动态电压恢 复器（Ｄｙｎａｍｉｃ
第１期
王轩，等：敏感用户电压暂降甩负荷原因分析及防范措施
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议用户将该类断路器更换为具备欠压（失压）延 时脱扣功能的断路器，并对电压和延时进行如上 整定。 ３．２交流接触器的改造方案 在现场低压电机控制中，使用了大量的交流 接触器，在电网波动过程中，交流接触器跳闸也是 导致用户重要辅机失电联锁主设备跳闸或生产线 停运的重要原因。 １）改造接触器控制回路。图ｌ是用户电机 控制回路图，由于控制电源采用厂用４００ Ｖ段交 流电源，在电网发生波动时，控制电源随之波动，
器，在其额定控制电源电压ｕ。的８５％一１１０％之
间任何值应可靠闭合，接触器释放和完全断开的
极限值是其额定控制电源电压Ｕ。的２０％～７５％。
在低压事件中，电压跌落最低值可达５０％ “，由于电网电压瞬间降幅较大，达到了用户欠 压脱扣和低电压保护动作定值，部分用户欠压脱
扣和低电压保护无延时瞬时动作，造成水循环、空 压机等负荷停运，进而引发动力变或整流变联切 装置动作，部分生产负荷停运。故受影响的交流 接触器范围大，数量众多，是低压甩负荷事件的主 要原因。
结束语
电网电压暂降在当前供电系统中时有发生，
而治理电压暂降的措施应该从敏感用户生产设计 及设备选型之初统筹策划。针对已投产运行的企 业，通过上述措施，可缓解电压暂降问题。 参考文献：
［１］白恒远．电压暂降对电网负荷影响的研究［Ｊ］．中 国高新技术企业，２０１３，３２（３）：１１６—１１７． ［２］刘云潺．电压暂降检测方法的分析与研究［Ｄ］．湖
降时，可在１／４周期内对电压骤降做出反应，将输
出的电压升高到系统需要的电压。当检测系统检 测到供电端电压发生暂降时，ＤＶＲ根据所检测到 的电压暂降特征量及负荷侧电压的要求，采取相 应的补偿与控制策略，通过控制逆变器开关器件 的通断，产生所需要的补偿电压。 ２）用户４００ Ｖ总进线断路器改造。用户４００ Ｖ总进线大多采用智能断路器，分为欠压（失压） 延时脱扣功能的断路器、不具备欠压（失压）脱扣 功能的断路器、失压（欠压）瞬时脱扣断路器。 采用欠压（失压）延时脱扣功能断路器的用 户在电压波动过程中有部分断路器跳闸，造成主 设备停运。主要原因是欠压（失压）脱扣整定值 及动作时间不合理，建议使用该类断路器的用户
Ａｎａｌｖｓｉｓ Ｃａｕｓｅ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ】ＶＩｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｈｎｐｏｒｔａｎｔ Ｕｓｅｒ§Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓａｇ ａｎｄ Ｌｏａｄ Ｓｈｅｄｄｉｎｇ
ＷＡＮＧ Ｘｕａｎ，ＵＵ Ｋｅ，ＣＯＮＧ Ｇｕｉｂｉｎ，ＳＯＮＧ Ｒｕｉ，ＸＩＡＯ Ｍｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ
ｅｖｅｎｔ
对上述定值进行核对，在满足工艺要求的情况下，
合理整定脱扣电压和延时，电压整定低于７０％、 延时整定大于１５０
ｍｓ。
不具备欠压（失压）脱扣功能的断路能够满 足其生产工艺要求，且在电压暂降过程中未出现 跳闸现象。 采用失压（欠压）瞬时脱扣断路器的用户，当 电压波动过程中全部跳闸造成主设备停运时，建
万方数据
ｍ
导致控制回路交流接触器跳闸，电压恢复后，大量 电机需手动重启，恢复时间长，不能满足生产线连 续运行的要求，最终导致主设备停运。如图２所
示，电机控制电源采用不问断电源（Ｕｎｉｎｔｅ删ｐｔ—
ｉｂｌｅＰ０ｗｅｒＳｙｓｔｅｍ，ＵＰＳ）供电，在电网电压波动时，
控制电源不会波动。为确保实际运行中，电机主 回路缺相或长时间低压运行时主供电回路能够可 靠断开，在交流主回路加装２只低压继电器用来
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源电压跌落到接触器维持电压以下，接触器主触 头延时释放，确保电压波动期间接触器不脱扣，达 到躲过电压波动，保持连续生产不停机的目的。 ３．３变频调速器系统的改造方案 变频调速器在用户中大量使用，电网波动时 变频调速系统动作跳闸主要存在两个原因：一是 动力回路，二是控制电源回路。 １）采用ＤＶＲ装置对变频器进行一对一保护， 使其免受电压暂降影响，确保连续生产不停机。该 方案在３８０ Ｖ进线侧加装电压补偿装置，对变频调
南：湖南大学，２００７．
［３］黄
乐．电压暂降对电网敏感性负荷影响及抑制措
施研究［Ｄ］．广东：广东工业大学，２０１３．
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万方数据
ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｉｍｐｏｎａｎｔ ｕｓｅｒ§ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ ａｎｄ ｌｏａｄ ｓｈｅｄｄｉｎｇ，ｒｅｓ０１ｖｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ
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ｉｎｄｕｓｔｄｅｓ ｃｏｍｍｏｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ
ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ ａｎｄ ｌｏａｄ
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监视主回路电压。当主回路电压异常或任意一相 缺相时，低电压继电器动作，延时跳闸。
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图２整改后电机控制回路 ２）更换带低压（失压）延时脱扣电功能的接 触器。带低压（失压）延时脱扣电功能的接触器 可使线路因雷击、短路重合等供电系统发生瞬间 失压、失电时不脱扣。当事故停电超过时限时，电
第３４卷第ｌ期
青海电力 ＱＩＮＧＨＡＩ
ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷ－ＥＲ
Ｖ０１．３４ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．．２０１５
２０１５年３月
ｄｏｉ：１０．１５９１９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｑｈｅｐ．２０１５．０１．００１６
敏感用户电压暂降甩负荷原因分析及防范措施
王轩，刘可，丛贵斌，宋锐，肖
明
（国网青海省电力公司电力科学研究院，青海西宁８１０００８） 摘要：针对电网敏感用户电压暂降甩负荷事件，通过解析传统工业中常见４类敏感用户电压暂降甩负荷过 程，并对甩负荷原因进行分析，提出了防止电压暂降甩负荷具体措施。 关键词：电压暂降；甩负荷；断路器 中图分类号：ＴＭ７１４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００６—８１９８（２０１５）０ｌ一００５５—０４
１．２
加必要和迫切¨。２’。针对敏感用户电压暂降甩负
荷情况进行调研，分析甩负荷原因，并提出几种具 体解决电压暂降引起甩负荷的措施。 １
敏感负荷电压暂降甩负荷调研
电压暂降主要影响电子类设备的正常工作，
或者影响由新型电子类设备所控制的传统工业过
ＰＶＣ、电石及化工行业 对ＰＶＣ、电石及化工行业甩负荷情况进行分