沈瑞寶
摘要:在配電系統(tǒng)中,電壓跌落是一個經(jīng)常出現(xiàn)的問題,該問題會直接影響電能質(zhì)量。為了更好的滿足用戶用電的需求,需要解決電壓跌落的問題。傳統(tǒng)的調(diào)壓手段比較多,包括改變有載調(diào)壓變壓器的變比、投切并聯(lián)補償電容器等,但這些傳統(tǒng)的方法反應(yīng)速度較慢且精準性較差,對電壓跌落問題的抑制效果并不明顯。所以,要采取現(xiàn)代化的抑制措施,減少電壓跌落難問題。
關(guān)鍵詞:配電系統(tǒng);電壓跌落;低壓配電
一、電壓跌落概述
所謂電壓跌落,就是在某個時刻下,電壓幅值從正常工作范圍中偏離,然后短時間后又恢復(fù)會正常水平。在IEEE電能質(zhì)量標準中,電壓跌落特征量的界定范圍為0.1-0.9,持續(xù)半個周期-1min則為電壓跌落。在IEC標準中,根據(jù)電壓跌落前后的差值和正常電壓的百分比來對跌落深度進行描述。此外,還包括其他描述方式,如電壓相位偏移角和發(fā)生頻率也可以用來描述跌落電壓的特征量。通常,造成電壓跌落的主要原因為惡劣的天氣。統(tǒng)計顯示,超過60%的電壓跌落現(xiàn)象都是在惡劣天氣中發(fā)生的,包括暴雨、雷擊等天氣。系統(tǒng)故障也是造成電壓低落的一個原因,如果電力系統(tǒng)電路出現(xiàn)故障,會對線路中絕大部分用電用戶造成影響,同時也會干擾整個電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)。此外,如果一些負荷較大的設(shè)備突然啟動,則會出現(xiàn)電流嚴重畸變的情況,進而造成母線出現(xiàn)電壓跌落的情況??梢?,造成電壓跌落的原因有很多,這些因素并非人為因素,很難徹底消除。所以,在出現(xiàn)電壓問題時,要采取對應(yīng)的解決措施,可以從兩方面進行考慮,一方面是系統(tǒng)方面,另一方面是電壓方面。要堅持預(yù)防維護的原則,盡可能控制可能造成電壓跌落的各個因素,降低電壓跌落現(xiàn)象的發(fā)生概率,促進供電質(zhì)量的提升。如果出現(xiàn)電壓跌落的問題,應(yīng)該及時采取有效的補救措施,將其控制在較短的周期之內(nèi),避免對用戶用電造成影響。
二、配電系統(tǒng)電壓跌落問題研究
(一)電壓跌落現(xiàn)象產(chǎn)生原因與評估
電壓跌落現(xiàn)象會影響電能質(zhì)量,所以要做好電壓跌落現(xiàn)象的控制工作。為了控制電壓跌落現(xiàn)象,就要掌握該現(xiàn)象的特征參數(shù),主要包括幅值、持續(xù)時間和相位跳變?nèi)齻€特征參數(shù)。目前,許多文獻都利用跌落幅值和持續(xù)時間來描述電壓跌落的特性量,幅值范圍、持續(xù)時間并沒有統(tǒng)一的界定和規(guī)范,具體如前文所述。通常,造成電壓跌落的主要原因是惡劣天氣,其中雷擊導(dǎo)致的電壓跌落現(xiàn)象比較常見。雷擊會造成絕緣子閃絡(luò),也可能導(dǎo)致線路對地放電的情況,進而引起電壓跌落的現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)中,很多設(shè)備都在戶外,所以很容易受到雷電的干擾。雷電引起的電壓跌落情況較多,且持續(xù)時間較長,通常在5個周期以上。此外,系統(tǒng)故障也是常見的原因,當(dāng)前的電力系統(tǒng)中,主要采用分段式電流保護,該保護方式存在一個較大的缺陷,即在故障切除時一定會延時。即使可以做到無延時保護,固有動作時間為1個周期,依舊會對系統(tǒng)造成影響,在故障發(fā)生的過程中,線路中的敏感負荷會從工作狀態(tài)中被迫退出。如果在線路中安裝了重合閘裝置,則有可能增加電壓跌落的次數(shù)。由于系統(tǒng)故障造成的電壓跌落的幅值通常不超過額定值的30%。
(二)抑制電壓跌落現(xiàn)象的對策
電壓跌落會對敏感負荷造成巨大的影響,為了降低影響,應(yīng)該從多個角度入手,全面抑制電壓跌落現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)中,不同的用戶對電能質(zhì)量的要求不同。所以,在技術(shù)成本的角度,要抑制電壓跌落問題,可以從供電部門、用戶、用電設(shè)備廠商等方面入手,采取全面可靠的控制措施。在供電部門方面,要盡可能提升供電的可靠性。一方面,減低線路故障的發(fā)生概率,采取有效的監(jiān)控措施,并提升故障切除的速度??梢允褂每焖賱幼骼^電保護裝置,也可以架設(shè)雙回輸電線路。另一方面,提供相應(yīng)的評估服務(wù),對敏感設(shè)備出現(xiàn)電壓跌落現(xiàn)象的概率進行評估,然后根據(jù)當(dāng)前的成本和效益設(shè)計處理方案,可以安裝抑制設(shè)備,也可采取相應(yīng)的措施消除電力擾動,同時對兩項措施需要的經(jīng)費和帶來的效益進行對比分析,根據(jù)分析結(jié)果進行方案的平衡和調(diào)整。
供配電系統(tǒng)設(shè)計過程中,應(yīng)考慮負荷的波動,計算評估尖峰電流的大小及時間,在選用變壓器、柴油發(fā)電機、UPS等裝置容量及設(shè)計供電線路時應(yīng)充分考慮這些短時負荷的尖峰電流影響,或?qū)Υ笕萘慷虝r負荷采用專線供電。當(dāng)配電系統(tǒng)中有較多的電動機負荷時,應(yīng)做電動機起動校驗,計算電動機起動時母線電壓能否滿足其他設(shè)備的工作需求。根據(jù)經(jīng)驗及計算,采取以下措施可有效降低電動機起動時對母線電壓的影響:提高供電變壓器的額定容量;提升供電導(dǎo)線電纜的截面;優(yōu)化電動機供電線路路徑,縮短電纜長度;多臺電動機時盡可能分時啟動;電動機采用軟起動、星三角起動、自耦變壓器起動等起動方式。具體可根據(jù)項目實際情況經(jīng)過計算選擇多種措施的組合以改善母線電壓波動水平。
在用戶方面,可以調(diào)整負荷,降低負荷的敏感程度。如果負荷有較高的電能質(zhì)量要求,則電力企業(yè)無法在短時間內(nèi)獨立滿足用戶需求,所以要從用戶入手降低敏感負荷程度??梢圆捎脛討B(tài)補償技術(shù),根據(jù)補償信號的種類和動態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的連接方式,可以分成兩種動態(tài)補償方式,一種是串聯(lián)電壓補償,另一種是并聯(lián)電流補償。串聯(lián)電壓補償可以在電壓跌落的過程中向系統(tǒng)注入幅值、相角和頻率,并且串聯(lián)在供電電壓中,可以將跌落成分抵消。并聯(lián)電流補償方式則主要有兩種作用,一種是消除大容量負荷啟時出現(xiàn)的電流畸變問題,避免電壓跌落現(xiàn)象在母線中出現(xiàn)。另一種是在電網(wǎng)電壓波動的過程中,確保負荷處的電壓可以繼續(xù)正常工作,避免敏感負荷受到干擾無法正常工作。在設(shè)備制造商方面,可以加強對設(shè)備靈敏性的研究,增強設(shè)備對電壓下跌的免疫和抵抗能力。
結(jié)語:
綜上所述,在配電系統(tǒng)中,電壓跌落會影響電能質(zhì)量,進而降低整個電力系統(tǒng)的運行效率。為了抑制電壓跌落的現(xiàn)象,電力企業(yè)要從多個方面入手,不僅要采取有效的預(yù)防監(jiān)控措施,還要加強電壓跌落現(xiàn)象的處理水平??梢砸种齐妷旱洮F(xiàn)象的裝置較多,包括蓄電池蓄能系統(tǒng)、靜止無功補償器、不間斷電源等等,可以根據(jù)需求進行選擇。
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