摘要：文章針對(duì)近年來深圳電網(wǎng)發(fā)生的數(shù)起線路故障引起電壓暫降，導(dǎo)致大量負(fù)荷因欠壓脫扣動(dòng)作被切除的事件，分析電壓暫降的標(biāo)準(zhǔn)和影響，探討欠壓脫扣器的使用范圍和時(shí)間設(shè)定原則，提出減少電壓暫降的手段、合理使用欠壓脫扣器等建議降低電壓暫降對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響。

關(guān)鍵詞：電壓暫降；欠電壓；脫扣負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）32-0116-02

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)對(duì)電力的依賴程度越來越高，各種對(duì)電能質(zhì)量異常敏感的用電設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。由于深圳地區(qū)負(fù)荷密集，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障引起電壓暫降時(shí)，大量負(fù)荷因欠壓脫扣裝置動(dòng)作而從電網(wǎng)剝離，影響供電可靠性和連續(xù)性，并進(jìn)一步加劇電網(wǎng)的頻率波動(dòng)和震蕩，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定造成巨大沖擊。為了減少電網(wǎng)事故發(fā)生時(shí)造成的負(fù)荷損失，確保電網(wǎng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，有必要開展電壓暫降對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷影響的研究。

1 電網(wǎng)中電壓暫降

1.1 電壓暫降定義

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.11-2008中，“電壓暫降”定義為：“在電氣供電系統(tǒng)某一點(diǎn)上的電壓突然減少到低于規(guī)定的閾限，隨后經(jīng)歷一段短暫的間隔恢復(fù)到正常值?！痹跉W洲供電電壓標(biāo)準(zhǔn)EN50160中對(duì)“電壓暫降”（supply voltage dip）的定義為：電壓突然減小到標(biāo)稱電壓的1%～90%之間，隨后電壓在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)又恢復(fù)至正常電壓，通常電壓暫降持續(xù)的時(shí)間為10ms～1min。

1.2 電壓暫降的原因

無論供電系統(tǒng)的可靠性如何提高，輸配電網(wǎng)絡(luò)以及某些負(fù)荷仍會(huì)因不可預(yù)見的事件造成無法避免的電壓暫降。如輸變電設(shè)備短路故障、大型電機(jī)的啟動(dòng)、雷擊導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作、倒閘開關(guān)操作等原因都可能造成電網(wǎng)電壓暫降。電壓暫降大部分是由輸配電網(wǎng)絡(luò)用戶設(shè)備或公共輸配電系統(tǒng)故障所引起的，偶爾也會(huì)由于開關(guān)投入重負(fù)載或大型電機(jī)啟動(dòng)所產(chǎn)生。大部分是隨機(jī)事件，是不可預(yù)期的，在時(shí)間和空間上的分布也很不規(guī)則。

2 欠壓脫扣器

2.1 欠壓脫扣器原理

欠壓脫扣器用來監(jiān)視工作電壓的波動(dòng)，其與開關(guān)電器組合在一起，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障會(huì)使電壓下降，甚至緩慢下降至額定電壓的35%～70%范圍內(nèi)，與開關(guān)電器組合一起的欠電壓脫扣器應(yīng)動(dòng)作，使電器斷開。零電壓（失壓）脫扣器的動(dòng)作電壓范圍為額定電壓的10%～35%，是一種特殊型式的欠電壓脫扣器。當(dāng)外施電源電壓低于欠電壓脫扣器額定電壓的35%時(shí)，欠電壓脫扣器應(yīng)能防止斷路器閉合。當(dāng)電源電壓等于或高于其額定電壓的85%時(shí)，欠電壓脫扣器應(yīng)能保證斷路器能閉合。欠壓脫扣器可以在電網(wǎng)發(fā)生故障電壓暫降時(shí)快速切除用電設(shè)備，保證用戶自身設(shè)備安全。

2.2 欠壓脫扣器參數(shù)設(shè)置的相關(guān)規(guī)定

在民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ16-2008 7.6.6中提及“當(dāng)電壓下降或失壓以及隨后電壓恢復(fù)會(huì)對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)造成危險(xiǎn)時(shí)或電壓下降造成電氣裝置和用電設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，應(yīng)裝設(shè)欠電壓保護(hù)；當(dāng)被保護(hù)用電設(shè)備的運(yùn)行方式允許短暫斷電或短暫失壓而不出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，欠電壓保護(hù)器可延時(shí)動(dòng)作”，其未對(duì)動(dòng)作電壓值和延時(shí)時(shí)間做限制性規(guī)定和定值要求。

2.3 典型的電壓暫降引起欠壓脫扣器動(dòng)作造成負(fù)荷損失的案例

近年來深圳電網(wǎng)已發(fā)生數(shù)起因線路故障導(dǎo)致與其有電氣聯(lián)系的多個(gè)220kV片網(wǎng)出現(xiàn)電壓暫降、欠壓脫扣器動(dòng)作切除大量負(fù)荷的案例，2009年6月110kV象圍線發(fā)生三相短路故障引起220kV象山網(wǎng)電壓劇烈下降，造成用戶側(cè)低壓斷路器的欠壓（失壓）脫扣裝置動(dòng)作跳開低壓斷路器，從而導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷損失435MW。在對(duì)220kV象山站四臺(tái)主變供象山站10kV、110kV萬(wàn)安站、110kV帝堂站、110kV福源站、110kV福永站#1主變、110kV九圍站、110kV王家站#2、3主變、110kV新橋站、110kV沙井站#1、#3變、110kV芙蓉站的負(fù)荷，全部用戶數(shù)與報(bào)裝容量、安裝有欠電壓脫扣器的用戶數(shù)與報(bào)裝容量、故障前后象山網(wǎng)負(fù)荷情況的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)用戶中裝有欠壓脫扣器的報(bào)裝容量（1569632kVA）占總報(bào)裝容量（2547279kVA）的61.6%，而故障導(dǎo)致象山網(wǎng)負(fù)荷降低的比例為58.4%，與欠壓脫扣用戶所占比例基本一致，說明110kV象圍線故障時(shí)，象山網(wǎng)用戶側(cè)電壓基本已降低到額定電壓的70%以內(nèi)甚至更低，達(dá)到欠壓脫扣器動(dòng)作的閥值。而實(shí)際損失負(fù)荷比例與欠壓脫扣報(bào)裝比例略低，可能存在多種原因，欠壓脫扣用戶負(fù)載率比普通用戶負(fù)載率低，部分欠壓脫扣器裝有延時(shí)元件躲過了電壓暫降的時(shí)間等等，但并不影響該事件的分析。

3 電壓暫降對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響及建議

3.1 電壓暫降的影響

電網(wǎng)中出現(xiàn)電壓暫降會(huì)對(duì)用戶的敏感供電設(shè)備造成沖擊，損壞部分高精產(chǎn)品質(zhì)量，但對(duì)傳統(tǒng)的照明、制冷、辦公等一般用電設(shè)備影響不大，根據(jù)欠電壓脫扣器的安裝使用可得如下三種情況：

3.1.1 退出欠電壓脫扣器。具有欠壓（失壓）脫扣功能的低壓斷路器一般不具備自動(dòng)重合閘功能，跳閘后需要運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)操作合閘。對(duì)于退出欠電壓脫扣器的用電負(fù)荷，避免了由于誤跳閘及跳閘后不能及時(shí)重新合閘恢復(fù)供電等缺陷，避免了長(zhǎng)時(shí)間停電，但出現(xiàn)電壓暫降時(shí)會(huì)對(duì)用戶設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生沖擊。

3.1.2 投入欠壓脫扣器，電壓暫降時(shí)瞬時(shí)跳閘。對(duì)于重要設(shè)備系統(tǒng)、精密儀表、電子器械等一旦發(fā)生低于70%的電壓暫降，斷路器立即跳開，既保護(hù)了這些對(duì)電能質(zhì)量要求很高的設(shè)備，又防止在生產(chǎn)中出現(xiàn)次品。

3.1.3 投入欠壓脫扣器，裝設(shè)時(shí)間元件，延時(shí)跳閘。發(fā)生持續(xù)時(shí)間小于延時(shí)時(shí)間的電壓暫降時(shí)，斷路器不跳閘，而對(duì)于這些工廠的設(shè)備，一般應(yīng)能承受短時(shí)的電壓暫降，所以設(shè)備不會(huì)損壞。當(dāng)不經(jīng)常的發(fā)生持續(xù)時(shí)間大于延時(shí)時(shí)間的電壓暫降時(shí)，斷路器跳開，保護(hù)了用戶設(shè)備。在設(shè)定的延時(shí)時(shí)間的電壓暫降期間，會(huì)導(dǎo)致部分廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品出現(xiàn)次品。

3.2 建議

3.2.1 采取措施減少電壓暫降發(fā)生。雖然電壓暫降因其隨機(jī)性不可完全消除，但減少發(fā)生的頻次是能夠?qū)崿F(xiàn)的。主要解決措施主要應(yīng)從以下四個(gè)方面入手：提高設(shè)備抵御電壓暫降的能力；安裝電壓補(bǔ)償型裝置，保持電壓平穩(wěn)；改變系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重要敏感負(fù)荷避免接入到故障概率較高的線路；加強(qiáng)設(shè)備巡維降低故障率，縮短故障切除時(shí)間，減少電壓暫降影響。

3.2.2 合理使用欠電壓脫扣裝置。對(duì)于負(fù)荷為重要設(shè)備系統(tǒng)、精密儀表、電子器械等對(duì)電能質(zhì)量要求非常高、短時(shí)的失壓也會(huì)影響設(shè)備正常運(yùn)行的敏感設(shè)備，應(yīng)投入欠電壓脫扣器，出現(xiàn)電壓暫降時(shí)瞬間切除用電設(shè)備，保證設(shè)備安全和產(chǎn)品質(zhì)量。某些高壓線路經(jīng)常出現(xiàn)大容量負(fù)荷投切、電壓波動(dòng)較大，該線路所供的設(shè)備電壓暫降承受力強(qiáng)的一般性負(fù)荷，欠電壓脫扣裝置應(yīng)退出，防止開關(guān)因電壓波動(dòng)頻繁跳閘，或是投入零電壓脫扣器，保證供電連續(xù)性。對(duì)電能質(zhì)量要求較高、但短時(shí)的電壓波動(dòng)也不至于造成設(shè)備和人身危害的居民、商業(yè)、工業(yè)等負(fù)荷，應(yīng)投入欠電壓脫扣裝置，應(yīng)增加延時(shí)元件。按照深圳電網(wǎng)高壓線路保護(hù)裝置配置情況，高壓線路典型瞬間故障切除時(shí)間：500kV線路小于或等于100ms；220kV線路小于或等于120ms；110kV線路小于或等于700ms。而按深圳電網(wǎng)繼電保護(hù)整定原則，高壓線路重合閘時(shí)間：500kV線路為1000ms；220kV線路為800ms；110kV線路為1000～3000ms。重合閘動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)若據(jù)此設(shè)定欠電壓脫扣時(shí)間則無法有效保護(hù)低壓設(shè)備，因此從電網(wǎng)故障方面考慮應(yīng)躲開切除故障的最低時(shí)間，加上有效級(jí)差可以取800ms延時(shí)。但電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.11-2008中指出商用和公用環(huán)境中的用電設(shè)備，一般應(yīng)能承受70%Ue，持續(xù)時(shí)間為0.5s的電壓暫降。若將欠電壓脫扣裝置延時(shí)時(shí)間設(shè)置在800ms，在超過500ms的電壓暫降時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致用戶設(shè)備損壞，生產(chǎn)產(chǎn)品次品率明顯增加。因此綜合考慮電網(wǎng)故障切除時(shí)間和用電設(shè)備對(duì)電壓暫降的承受能力，可以將欠電壓脫扣器的延時(shí)時(shí)間設(shè)定為500ms。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著高科技信息技術(shù)的普及，各行業(yè)對(duì)電力工業(yè)的技術(shù)參數(shù)和質(zhì)量要求越來越高，如何保證供電質(zhì)量，將電網(wǎng)負(fù)荷損失降至最低，是供電企業(yè)面對(duì)的巨大挑戰(zhàn)。本文針對(duì)深圳電網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的數(shù)起電網(wǎng)故障引起電壓暫降導(dǎo)致大量負(fù)荷脫扣的事件，探討分析電壓暫降引起欠壓脫扣器動(dòng)作的影響，并查閱相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及大量資料，結(jié)合深圳地區(qū)的保護(hù)整定原則和負(fù)荷特性給出欠壓脫扣的投退建議和延時(shí)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)降低電壓暫降對(duì)負(fù)荷的影響、減少大面積欠壓脫扣對(duì)電網(wǎng)的沖擊、確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定具有一定的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾道平.可調(diào)速交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置受到電壓驟降影響分析[D].中山大學(xué)，2006.

[2] 深圳供電局有限公司，深圳電氣科學(xué)研究所.電壓暫降造成負(fù)荷損失技術(shù)研究報(bào)告[R].

[3] 任春萌.電壓暫降對(duì)電能質(zhì)量的影響[J].上海電力，2007，（4）.

[4] 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備（第1部分）：總則（GB 14048.1-2006）[S].

[5] 電能質(zhì)量供電電壓允許偏差（GB/T 12325-2003）[S].

[6] 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化的抗擾度試驗(yàn)（GB/T 17626.11-2008）[S].

[7] 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范（JGJ 16-2008）[S].

[8] EN 50160：2007 Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution networks.

作者簡(jiǎn)介：白恒遠(yuǎn)（1985—），男，遼寧人，供職于深圳供電局有限公司，研究方向：電力系統(tǒng)。