配电系统电压跌落问题研究

沈瑞宝

摘要：在配电系统中，电压跌落是一个经常出现的问题，该问题会直接影响电能质量。为了更好的满足用户用电的需求，需要解决电压跌落的问题。传统的调压手段比较多，包括改变有载调压变压器的变比、投切并联补偿电容器等，但这些传统的方法反应速度较慢且精准性较差，对电压跌落问题的抑制效果并不明显。所以，要采取现代化的抑制措施，减少电压跌落难问题。

关键词：配电系统;电压跌落;低压配电

一、电压跌落概述

所谓电压跌落，就是在某个时刻下，电压幅值从正常工作范围中偏离，然后短时间后又恢复会正常水平。在IEEE电能质量标准中，电压跌落特征量的界定范围为0.1-0.9，持续半个周期-1min则为电压跌落。在IEC标准中，根据电压跌落前后的差值和正常电压的百分比来对跌落深度进行描述。此外，还包括其他描述方式，如电压相位偏移角和发生频率也可以用来描述跌落电压的特征量。通常，造成电压跌落的主要原因为恶劣的天气。统计显示，超过60%的电压跌落现象都是在恶劣天气中发生的，包括暴雨、雷击等天气。系统故障也是造成电压低落的一个原因，如果电力系统电路出现故障，会对线路中绝大部分用电用户造成影响，同时也会干扰整个电力系统的工作状态。此外，如果一些负荷较大的设备突然启动，则会出现电流严重畸变的情况，进而造成母线出现电压跌落的情况。可见，造成电压跌落的原因有很多，这些因素并非人为因素，很难彻底消除。所以，在出现电压问题时，要采取对应的解决措施，可以从两方面进行考虑，一方面是系统方面，另一方面是电压方面。要坚持预防维护的原则，尽可能控制可能造成电压跌落的各个因素，降低电压跌落现象的发生概率，促进供电质量的提升。如果出现电压跌落的问题，应该及时采取有效的补救措施，将其控制在较短的周期之内，避免对用户用电造成影响。

二、配电系统电压跌落问题研究

（一）电压跌落现象产生原因与评估

电压跌落现象会影响电能质量，所以要做好电压跌落现象的控制工作。为了控制电压跌落现象，就要掌握该现象的特征参数，主要包括幅值、持续时间和相位跳变三个特征参数。目前，许多文献都利用跌落幅值和持续时间来描述电压跌落的特性量，幅值范围、持续时间并没有统一的界定和规范，具体如前文所述。通常，造成电压跌落的主要原因是恶劣天气，其中雷击导致的电压跌落现象比较常见。雷击会造成绝缘子闪络，也可能导致线路对地放电的情况，进而引起电压跌落的现象。在电力系统中，很多设备都在户外，所以很容易受到雷电的干扰。雷电引起的电压跌落情况较多，且持续时间较长，通常在5个周期以上。此外，系统故障也是常见的原因，当前的电力系统中，主要采用分段式电流保护，该保护方式存在一个较大的缺陷，即在故障切除时一定会延时。即使可以做到无延时保护，固有动作时间为1个周期，依旧会对系统造成影响，在故障发生的过程中，线路中的敏感负荷会从工作状态中被迫退出。如果在线路中安装了重合闸装置，则有可能增加电压跌落的次数。由于系统故障造成的电压跌落的幅值通常不超过额定值的30%。

（二）抑制电压跌落现象的对策

电压跌落会对敏感负荷造成巨大的影响，为了降低影响，应该从多个角度入手，全面抑制电压跌落现象。在电力系统中，不同的用户对电能质量的要求不同。所以，在技术成本的角度，要抑制电压跌落问题，可以从供电部门、用户、用电设备厂商等方面入手，采取全面可靠的控制措施。在供电部门方面，要尽可能提升供电的可靠性。一方面，减低线路故障的发生概率，采取有效的监控措施，并提升故障切除的速度。可以使用快速动作继电保护装置，也可以架设双回输电线路。另一方面，提供相应的评估服务，对敏感设备出现电压跌落现象的概率进行评估，然后根据当前的成本和效益设计处理方案，可以安装抑制设备，也可采取相应的措施消除电力扰动，同时对两项措施需要的经费和带来的效益进行对比分析，根据分析结果进行方案的平衡和调整。

供配电系统设计过程中，应考虑负荷的波动，计算评估尖峰电流的大小及时间，在选用变压器、柴油发电机、UPS等装置容量及设计供电线路时应充分考虑这些短时负荷的尖峰电流影响，或对大容量短时负荷采用专线供电。当配电系统中有較多的电动机负荷时，应做电动机起动校验，计算电动机起动时母线电压能否满足其他设备的工作需求。根据经验及计算，采取以下措施可有效降低电动机起动时对母线电压的影响：提高供电变压器的额定容量;提升供电导线电缆的截面;优化电动机供电线路路径，缩短电缆长度;多台电动机时尽可能分时启动;电动机采用软起动、星三角起动、自耦变压器起动等起动方式。具体可根据项目实际情况经过计算选择多种措施的组合以改善母线电压波动水平。

在用户方面，可以调整负荷，降低负荷的敏感程度。如果负荷有较高的电能质量要求，则电力企业无法在短时间内独立满足用户需求，所以要从用户入手降低敏感负荷程度。可以采用动态补偿技术，根据补偿信号的种类和动态电能质量调节装置的连接方式，可以分成两种动态补偿方式，一种是串联电压补偿，另一种是并联电流补偿。串联电压补偿可以在电压跌落的过程中向系统注入幅值、相角和频率，并且串联在供电电压中，可以将跌落成分抵消。并联电流补偿方式则主要有两种作用，一种是消除大容量负荷启时出现的电流畸变问题，避免电压跌落现象在母线中出现。另一种是在电网电压波动的过程中，确保负荷处的电压可以继续正常工作，避免敏感负荷受到干扰无法正常工作。在设备制造商方面，可以加强对设备灵敏性的研究，增强设备对电压下跌的免疫和抵抗能力。

结语：

综上所述，在配电系统中，电压跌落会影响电能质量，进而降低整个电力系统的运行效率。为了抑制电压跌落的现象，电力企业要从多个方面入手，不仅要采取有效的预防监控措施，还要加强电压跌落现象的处理水平。可以抑制电压跌落现象的装置较多，包括蓄电池蓄能系统、静止无功补偿器、不间断电源等等，可以根据需求进行选择。

参考文献：

[1]夏连成. 配电系统电压跌落问题的分析[J]. 科学技术创新， 2016（27）：191-191.

[2]邢焕宇. 配电系统电压跌落问题的分析[J]. 中国新技术新产品， 2015（23）：59-59.