电压跌落及其治理简介

电压跌落的定义、产生原因及措施电压跌落(sags，又可称dips)是指在某一时刻电压的幅值突然偏离正常工作范围，经很短的一段时间后又恢复到正常水平的现象。

目前，多数文献都用跌落的幅值和持续时间来作为描述电压跌落的特征量，但对幅值大小和持续时间的界定范围还未形成统一的标准。

例如，在IEEE电能质量标准中对电压跌落特征量的界定范围是幅值标么值在0．1~0．9之间，持续时间为半个周期至1分钟；而IEC标准则用跌落前后电压的差值与正常电压的百分比来描述电压跌落的深度，持续时间限定为半个周期至几十秒。

此外，有的文献把电压相位偏移角和发生频率也作为描述电压跌落的特征量。

恶劣的天气条件是引起电压跌落的主要原因。

统计表明60％以上的电压跌落都和恶劣的天气(如雷击、暴风雨)有关。

系统故障，尤其是系统单相对地故障是造成电压跌落的另一个重要原因。

当电力系统输电线路发生故障时，该线路上甚至几百米开外的电力用户依然会受到影响，其正常工作状态受到干扰。

此外，一些大负荷(如大电机、炼钢电弧炉等)出现异常(如突然启动)时伴随的电流严重畸变现象也会导致该负荷所连接的母线电压发生跌落。

由于一些非人力所能及的因素的存在，电压跌落现象是不可能从根本上加以消除的。

因此，要想较好的解决电压跌落问题，则必须从系统和负荷两方面考虑，一方面要防患于未然，抑制不利因素对系统的影响，尽可能的降低系统电压跌落发生的可能性，提高电网的供电质量；另一方面是当供电电压跌落现象发生后积极采取补救措施，把电压跌落的持续时间限制在几个周期之内，避免或减少其对敏感电力用户的干扰。

另:当输配电系统中发生短路故障、感应电机启动、雷击、开关操作、变压器以及电容器组的投切等事件时，均可引起电压暂降。

其中，短路故障、感应电机启动和雷击是引起电压暂降的最主要原因。

雷击时造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作，从而导致供电电压暂降，这种暂降影响范围大，持续时间一般超过100ms。

艾　芊(1969—),男,副教授,博士,研究方向为电能质量、人工智能及其在电力系统中的应用、电力系统元件建模、电力系统继电保护等。

电能质量　讲座第十二讲　浅谈电压跌落艾　芊(上海交通大学电气工程系,上海　200030)摘　要:电压跌落是供电系统的一种较为突出的电能质量问题,正日益被关注。

介绍了电压跌落产生的原因、特点以及危害,以及国际国内的相应标准。

最后提出了电压跌落问题的各种抑制措施及其发展趋势。

希望能引起相关部门和人员的关注。

关键词:电能质量;电压跌落;抑制措施中图分类号:T M7　文献标识码:A 文章编号:100125531(2007)2420058206L ecture on Electr i ca l Energy Qua lityⅫ.D iscussi on about Volt age D i p i n Power SystemA I Q ian(Depart m ent of Electrical Engineering,Shanghai J iaot ong University,Shanghai 200030,China ) Abstract:Voltage di p is a main part of electrical energy quality p r oble m s .It is more and more concerned bypeop le .The cause,bad effects,characteristics and the corres ponding standards of voltage di p were intr oduced and discussed .M itigati on s oluti ons and the devel opment trend of voltage di p were als o put f or ward .Hoped that it could be concerned by related depart m ents and pers ons .Key words:electr i ca l energy qua lity;volt age d i p;m iti ga ti on soluti on0　引　言 电压跌落问题随着电力系统的出现就已存在。

电压跌落的产生原因及其抑制方式摘要随着电压跌落在电能质量诸多问题中的日益突出,很有必要对电压跌落问题做一个比较深入全面的分析。

关键词电压跌落;感负荷1电能质量的概念电能质量(供电质量)参数通常可分为两个范畴:1)由国际(或国家)标准明确定义的电能质量参数,如电压频率、偏差、波动与闪变、三相电压不平衡度、谐波等;2)暂时尚无国际(或国家)标准,仅仅给出一些指标值供参考。

这些参数包含了一些电压指标和供电可靠性指标,如电压跌落(voltage sags)、短期与中期电压中断。

不能形成标准表明仍有大量工作要做,但并不掩饰其重要性。

一些敏感负荷在用电申请与电能质量投诉上已多次涉及该类问题。

如果从电压的幅值和波形(指非等幅正弦波)上划分,所涉及的电压质量问题如下:1)幅值问题,如电压偏差、三相电压不平衡(负序)等;2)波形问题,如谐波、电压波动与闪变等;3)既有幅值问题又有波形问题,如过电压、电压跌落、电压中断等。

2电压跌落的产生原因及危害从系统侧看去,电能质量的概念和电压质量的概念相类似。

所以系统应尽可能提供理想的电压波形与幅值。

最重要的电压质量问题之一是电压跌落(电压凹陷)。

电压跌落是指供电系统中某点的工频电压有效值下降至额定值的10%~90%,持续时间为0.5个周期到一秒的一种现象。

电压跌落在电力系统的频繁出现将引起许多电能质量问题。

近十几年来,由于敏感负荷的增加,由电压跌落造成的经济损失也迅速增加。

供电电流是由用户负荷确定的。

负荷多少对电能质量敏感或产生危害电能质量扰动。

敏感负荷是指对电能质量问题特别敏感的一类负荷,电能质量的下降将使电气设备运行不正常、老化甚至损害;扰动负荷是指特别产生了有害电能质量的扰动的一类负荷,应提供附加的治理措施减小这种危害。

扰动负荷由其负荷特性决定,可能产生电压波动、过电压、电压跌落以及谐波、负序和其他干扰。

如冶金电弧炉产生电压波动与闪变、谐波与负序等电能质量问题;电气化铁路牵引负荷产生电压波动、谐波与负序等电能质量问题。

电压暂降的危害及治理方案随着经济快速发展，工业制造与居民用电的多样化，导致电网的电能质量问题更加复杂化，随机化与多样化，其中电压暂降已经成为各类企业与电网研究单位首要的治理和研究方向。

说起电压暂降，想必大家还记得2016年6月18日凌晨0时30分，西安变电站爆炸事件，间接导致三星工厂的电源闪断，持续数秒，部分半导体设备感应到电压异常自动停止运作，生产车间出现大面积的设备停止运转，部分半导体设备感应到电压异常自动停止运作，造成重大的损失。

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，国际电气与电子工程师协会（IEEE）将电压暂降定义为供电电压有效值快速下降到额定值的90%～10%，然后回升至正常值附近，持续时间为10ms～1min。

电压暂降往往会导致制造设备停机或者烧毁，给工业制造带来极大的危害，同时给企业带来巨大的损失。

电压暂降目前被公认为电子制造业危害最大的电能质量问题。

电压暂降对各类型设备危害如表 1所示。

表 1 电压暂降对各类型设备危害结论是年损失量达到210亿人民币，占菲律宾2012年1.55万亿的GDP重量的1.34%，其中工业损失高达97.53%，其中由于电压暂降和停电原因占了71%。

国家发改委经济调节运行局曾经委托亚洲电能质量产业联盟开展的电能质量经济性影响调查，经过大量的调研与分析，其中指出半导体行业电能质量事件的单次损失明显高于其他行业的样本，详情见图1所示。

图 1 不同行业不同电能质量类型单次损失总表广东某精密半导体制造商产线频繁出现电压暂降问题，为此委托广州某知名电气企业进行电压暂降的治理。

为了达到客户要求的性能，广州治理企业将ZLG致远电子E8300电能质量监测装置加入到治理方案中，给客户提供一个权威与精准的数据展示。

在开展项目之前，广州治理企业邀请了致远电子和半导体厂家进行了电压暂降试验，具体方案如图 2所示。

图 2 E8300电能质量监测装置电压暂降试验示意图方案原理：利用大功率可编程电源模拟电压跌落发生条件，分为2路输出，一路将信号输入到UPS电压补偿柜，经过UPS电源补偿后的回路接入E8300电能质量在线监测装置的第1回路上。

电压跌落对配电系统的影响及应对方法1电压跌落概述礼经电器电压跌落（又可称dips）是指在某一时刻电压的幅值突然偏离正常工作范围，经很短的一段时间后又恢复到正常水平的现象。

目前，多数文献都用跌落的幅值和持续的时间来作为描述电压跌落的特征量，但对幅值大小和持续时间的界定范围还未形成统一的标准。

例如，再IEEE电能质量标准中，对电压跌落特征量的界定范围是幅值标么值在0.1～0.9之间，持续时间为半个周期至1分钟；而IEC标准则用跌落前后电压的差值与正常电压的百分比来描述电压跌落的深度，持续时间限定为半个周期至几十秒。

此外，有的文献把电压相位偏移角和发生频率也作为描述电压跌落的特征量。

恶劣的天气条件是引起电压跌落的主要原因。

统计表明60%以上的电压跌落都和恶劣的天气（如雷击、暴风雨）有关。

系统故障，尤其是系统单相对地故障是造成电压跌落的另一个重要原因。

当电力系统输电线路发生故障时，该线路上甚至几百米开外的电力用户依然会受到影响，其正常工作状态受到干扰。

此外一些大负荷（如大电机、炼钢电弧等）突然启动时伴随的电流严重畸变现象也会导致该负荷所连接的母线电压发生跌落。

2电压跌落检测技术考虑到电压跌落发生的随机性和快速性，要使动态电能质量调节装置具有良好的实时控制效果，首先要解决的是在保证能对装置的控制信号（通常为电压、电流）在一定检测准确度的前提下实现快速跟踪检测问题。

目前可用于检测电压电压跌落并可兼顾动态实时性和检测准确度的方法，主要有基于瞬时无功功率理论αβ0变换方法、dq0变换方法和小波分析法。

下面文本将对以上几种方法进行详细分析。

2.1αβ0变换方法或、dq0变换方法随着配电系统中各类非线性负荷的不断增加和电力电子装置的广泛应用，他所引起的电网电压的畸变问题日益严重。

在这种背景下，基于平均值基础上定义的传统无功功率理论引起只适用电压、电流均为正弦波的特征而不能满足要求。

为此，人们提出了瞬时无功功率理论，即首先把电压、电流的瞬时值通过坐标变幻，然后在新坐标系下获得瞬时无功功率、瞬时有功功率和瞬时无功电流的定义。

配电网电压暂降问题及其治理措施摘要：电压暂降是一种典型的配电网电能质量问题，随着配电网用户高新技术的快速发展，电压暂降问题愈发凸显，电压暂降造成电机停机、计算机存储数据丢失等事故也越来越多，给配电网用电客户带来巨大的经济损失。

这一问题正逐渐引起电力部门和行业用户的高度重视。

本文研究了电压暂降问题起因、特征，以及现有的众多解决方案，并着重介绍了固态切换开关（SSTS）抑制配电网电压暂降方案。

关键词：电压暂降；配电网；固态切换开关；1.引言：电压暂降问题长期存在于配电网线路中，由于以往大多数用电设备因容量、精密度的限制，对电压的短时突然变化不敏感，配电网电压暂降问题并未严重影响到正常生产，因而该问题并未引起人们重视。

但随着用电设备的技术发展和不断更新，数字式自动化技术设备在工业生产中的广泛应用，如可编程控制器、变频调速设备、计算机系统设备及各种自动化生产线等敏感性用电设备的大规模使用，配电网电压暂降问题所造成的影响和危害日益突出，因此对配电网电压质量提出了更高的要求。

2.配电网电压暂降的基本概念配电网电压暂降即“短时间电压下降”，是一个动态电能质量问题，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[1]。

下面对配电网电压暂降的三个特征量分别进行分析。

1）暂降电压的幅值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。

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。

2）持续时间将暂降从发生到结束之间的时间定义为持续时间，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。

线路的短路故障持续时间较短，约60~150ms;配电故障的清除时间较长，约0.5~2s, IEEE对暂降时间的定义为：持续10ms-1min。

3）相位跳变电压暂降发生时产生的电压相位的改变称为相位跳变。

电压暂降的危害及治理方案
随着经济快速发展，工业制造与居民用电的多样化，导致电网的电能质量问题更加复杂化，随机化与多样化，其中电压暂降已经成为各类企业与电网研究单位首要的治理和研究方向。

 说起电压暂降，想必大家还记得2016年6月18日凌晨0时30分，西安变电站爆炸事件，间接导致三星工厂的电源闪断，持续数秒，部分半导体设备感应到电压异常自动停止运作，生产车间出现大面积的设备停止运转，部分半导体设备感应到电压异常自动停止运作，造成重大的损失。

 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，国际电气与电子工程师协会（IEEE）将电压暂降定义为供电电压有效值快速下降到额定值的90%～10%，然后回升至正常值附近，持续时间为
10ms～1min。

 电压暂降往往会导致制造设备停机或者烧毁，给工业制造带来极大的危害，同时给企业带来巨大的损失。

电压暂降目前被公认为电子制造业危害最大的电能质量问题。

电压暂降对各类型设备危害如表1所示。

 表1 电压暂降对各类型设备危害
 早在2012年，有关组织针对在菲律宾进行电能质量问题造成的损失进行了经济性调查，结论是年损失量达到210亿人民币，占菲律宾2012年1.55万亿的GDP重量的1.34%，其中工业损失高达97.53%，其中由于电压暂降和停电原因占了71%。

 国家发改委经济调节运行局曾经委托亚洲电能质量产业联盟开展的电能质量经济性影响调查，经过大量的调研与分析，其中指出半导体行业电能质量。

直流电源电压跌落解决方法摘要：一、直流电源电压跌落的原因1.电源供应问题2.负载变化3.线路损耗4.电网干扰二、直流电源电压跌落的危害1.设备性能下降2.系统不稳定3.数据丢失4.能耗增加三、解决直流电源电压跌落的方法1.优化电源设计2.选用高品质电源模块3.合理分配负载4.降低线路损耗5.滤波与抗干扰技术6.监控与报警系统四、实例分析与应用1.通信基站直流电源系统2.数据中心直流电源系统3.工业自动化控制系统4.电动汽车充电设施正文：直流电源电压跌落是电子设备运行中常见的现象，它可能导致设备性能下降、系统不稳定、数据丢失等问题。

为了解决这一问题，本文从原因、危害、解决方法等方面进行探讨，并以通信基站、数据中心、工业自动化控制系统和电动汽车充电设施为例，分析与应用解决方法。

一、直流电源电压跌落的原因1.电源供应问题：电源供应不稳定，如电网电压波动、电源设备故障等，可能导致直流电源电压跌落。

2.负载变化：设备负载突然增加或减少，会引起直流电源电压跌落。

3.线路损耗：电源线路较长或线径较小，导致电压降低。

4.电网干扰：电网中的电磁干扰和噪声，可能影响直流电源的稳定性。

二、直流电源电压跌落的危害1.设备性能下降：电压跌落可能导致设备性能下降，影响设备的使用寿命。

2.系统不稳定：电压不稳定可能导致系统运行不稳定，甚至发生故障。

3.数据丢失：对于需要稳定电压的设备，如服务器、存储设备等，电压跌落可能导致数据丢失。

4.能耗增加：电压跌落时，设备为了维持正常运行，可能需要消耗更多的能量。

三、解决直流电源电压跌落的方法1.优化电源设计：合理选择电源拓扑结构，提高电源的稳定性和抗干扰能力。

2.选用高品质电源模块：选用性能优良、可靠性高的电源模块，降低电压跌落的风险。

3.合理分配负载：避免负载突然变化导致的电压跌落，可采用负载均分、负载预测等技术。

4.降低线路损耗：选用合适的线材和接头，降低线路电阻，减少电压降。

5.滤波与抗干扰技术：采用滤波器和抗干扰器件，抑制电网干扰，提高直流电源的稳定性。

电压暂降治理措施及设备综述电压暂降是电力系统中一种常见的问题，通常是由于电网负荷突增或电力设备故障等原因造成。

电压暂降不仅会影响电力设备的正常运行，还会给生产和人们的日常生活带来困扰。

为了有效地治理电压暂降问题，提高电网的可靠性和稳定性，许多措施和设备被提出和应用。

本文将综述电压暂降的治理措施和常用设备。

1.治理措施(1)提前准备提前对电力系统进行规划和设计，合理配置设备容量和供电能力，预留足够的备用容量以应对负荷突增情况，可以有效地减少电压暂降的发生。

此外，通过改善配电网的结构和参数，减小线路等电气设备的阻抗，也可以提高电网的抗暂降能力。

(2)控制负荷在电网负荷突增的情况下，及时采取措施控制负荷，如实施负荷限制、分时段用电等措施，以减少电压暂降的发生。

此外，可以通过优化负荷分布，合理配置负荷供电方式等措施，提高电网的负荷响应能力，减轻负荷突增对电压的冲击。

(3)配电自动化设备安装配电自动化设备，如负荷管理系统、自动抢送装置等，可以根据实时负荷情况对供电进行调整和控制，实现对电压暂降的及时应对。

此外，还可以通过实时监测对电网运行状态进行监控和分析，提前发现异常情况，采取措施避免电压暂降的发生。

(4)无功补偿装置无功补偿装置可以根据系统的无功需求，自动调节无功功率的输出，提高系统对电压暂降的抵抗能力。

常见的无功补偿装置包括静态无功补偿装置、动态无功补偿装置等。

无功补偿装置的安装和调整可以根据电网的负荷状况和电力设备的运行情况进行合理配置，以实现对电压暂降的精确控制。

(5)增加备用电源在关键用电设备和负荷节点增加备用电源，如应急发电机组等，可以在电压暂降发生时及时切换到备用电源，保障用电设备的正常运行。

此外，还可以通过智能配电装置等技术手段，实现备用电源的自动切换和控制，提高对电压暂降的应对能力。

2.常用设备(1)自动稳压器自动稳压器是一种用于调节电压的设备，主要通过调节变压器的降压比例，使输出电压保持在合适的范围内。

电压暂降治理的几个重要问题1 接触器线圈脱扣临界点与暂降幅值，持续时间的关系怎样？当电压低于50％、持续时间超过20 ms，接触器就会脱扣；而有的研究表明，当电压低于70％、甚至更高，接触器就会脱扣。

在试验室环境下，以控制电压为220 V的ABB—A型系列交流接触器为例。

经试验，其释放电压在120～150 V 之间，约为额定电压的54％～68％，最小持续时间4ms接触器就会脱扣。

2 电压暂降状态下也就是低电压状态下，如果保持电动机继续运行，会不会造成低电压运行大电流冲击，冲掉上级总开关跳闸？电压跌落实际的持续时间一般都在几百毫秒之间，电动机的转速只是轻微降低，转差率轻微增大，电动机电流增大不明显，所以不会造成大电流冲击，不干扰上级开关。

暂降结束后，电机经加速重新达到稳态。

同期-和电网电压相位一致，恢复电压不是从0开始。

3 瞬间再启动的方式和保持吸合两种方式对电动机的影响差别在哪？瞬间再启动是接触器先分后合的方案，电动机经历断网到接网的过程。

瞬间吸合时由于电动机转速残压的和电网电压的相位，相角不一致，会因电压差导致电动机承受过电压冲击，对电动机绝缘损伤大，降低使用寿命，同时引起瞬间大电流冲击，触点电弧，对接触器也同样存在伤害。

保持吸合的形式是电压暂降期间，接触器保持吸合，电动机不断网，电动机端电压跟随系统电压，同相位，不存在过电压冲击，不会对电动机造成损伤。

4 如何配置马达保护器欠压保护与HVF-600失压保持功能？马达保护器的欠压保护会再电压暂降发生时跳开就接触器控制回路，所以要调整欠压时间整定值（Ts）大于HVF-600晃电保持时间（Ty），一般欠压整定时间都在2S左右，完全大于晃电的持续时间，配合没有问题。

5 HVF-600的辅助再启动功能如何使用？当系统电压跌落时间超过保持时间时，为避免电动机长时间低电压运行大电流冲击的可能，接触器将自然失压脱扣。

当系统电压恢复时，可根据用户需要，自动分批再启动需要运行的重要电机。