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电压暂降科普(2)——根本原因

  电压暂降是系统正常运行中不可避免的短时扰动现象,本质上是系统中突然吸出一个大电流引起的电压事件。突然的大电流是导致电压暂降的根本原因。
  系统内突然吸出大电流的原因很多,可能在系统侧,也可能在用户侧。系统侧原因有:短路故障、大型变压器空载激磁等;用户侧原因有:大容量感应电动机启动、大负荷投切等。其中,系统内线路和母线短路故障是最主要原因。
  在系统内不同位置吸出一个大电流所导致的母线电压暂降,其暂降幅值与电流吸出点到关注母线的阻抗以及系统阻抗(系统阻抗可度量系统的强弱程度)有关。

  不同原因引起的电压暂降如下:

  1 短路故障

  统计表明,短路是导致电压暂降的主要原因。系统运行中,雷击、操作过电压、绝缘老化、设备缺陷、人为误操作、动物接触等是造成短路的主要原因。故障时,流经系统阻抗的电流变大,系统阻抗的分压随之增大,PCC点电压降低,导致电压暂降事件发生。暂降幅值取决于系统阻抗与故障阻抗的相对值。系统越强,系统阻抗越小,相同故障导致的暂降幅值越大(剩余电压值越大,电压降低值越小)。电压暂降持续时间决定于故障电流的清除时间,即保护定值和开关动作时间。一般输电网故障的清除时间明显短于配电网故障清除时间,也就是说,单纯从暂降持续时间的角度看,配电网故障引起的电压暂降比输电网严重。因此,在配电网中,为了降低电压暂降事件的严重程度,可采用快速保护和快速投切开关等预防性措施。

   2 变压器激磁

   如果变压器正常运行时铁芯接近饱和,最大励磁电流可能是正常值的数十甚至数百倍,从而造成电压暂降。工程中,为了保证高端用户优质供电,采用大容量专用变压器为用户供电,其目的就是降低变压器激磁引起的电压暂降的严重程度。调查表明,变压器激磁引起的电压暂降发生频次和严重程度,多数情况下均低于系统故障。

   3 大型感应电机启动

   感应电机启动包括转矩的建立和加速两个阶段,在这两个阶段均需要大电流,电机从电网内汲取的电流可能是满负荷运行时的5~8倍,该大电流导致系统阻抗的分压增大,引起电压暂降。感应电机启动是引起电压暂降的原因之一,但实际中,由于电动机接入系统的容量相对于电动机容量更大,系统阻抗相对于电动机阻抗更小,因此电动机启动引起的电压暂降,通常并不很严重。一般,电动机启动引起的电压暂降幅值由电动机启动容量、上级变压器剩余容量和局部电网容量共同决定。仅在电动机启动容量与上级变压器剩余容量很接近时,电动机启动引起的电压暂降才较明显。

来源:亚洲电能质量联盟 

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