电压暂降的影响因素以及DVR治理方法探究

电压暂降的影响因素以及 DVR治理方法探究

邱玉涛 郭凯

国网天津东丽公司 天津  300300

摘要：电压暂降能够严重影响电子设备及其控制的工业过程，一旦发生短时断电，将会导致设备关断的时间较长，从而造成严重的经济损失，为了使电压暂降的危害得以降低，需要对其影响因素进行分析，并探讨有效的治理方法。DVR即动态电压恢复器，通过DVR设备能够有效的对电压暂降问题进行治理，因此，本文将首先对电压暂降的原因及影响因素进行分析，最后对DVR的治理方法及特性进行分析。

关键词：电压暂降；影响因素；DVR；治理方法

电压暂降通常也被称作电压跌落或者是电压凹陷，该现象表现的显著特征便是电压有效值会在短时间之内出现骤降。电力系统在实际运行过程中，电压暂降的持续时间一般在半个周期长短至几秒之间。判断电压暂降主要依据电压暂降幅值、相位跳变以及持续时间这三个特征量，当电压暂降现象发生后，可以采用DVR设备来解决电压暂将故障，需要将DVR设备串联至变压器上面，从而使电压暂降得到有效的补偿。该补偿方式只有在出现电压暂降的情况下方能够输出功率，从而实现电压正常稳定，所以DVR设备的应用具有较高的调压效率。

1. 电压暂降的成因及影响分析

1.1成因分析

电压暂降主要是来源于电力系统以及用户双方。从电力系统层面来讲，由于电力线路架设于外部环境中，导致鸟兽或者是植物枝叶触及线路，或者是因为设备发生故障等原因造成输电系统容易形成单相短路、两相短路、三相短路以及两相短路接地等一系列故障，当这些故障发生后，会导致系统电流骤升，从而导致电压暂降，对敏感负荷的正常运行产生严重影响，不仅应该用户的用电稳定性和安全性，而且还会引发较大的经济损失；从用户层面来讲，诸如感应电动机等大型电器自动出力或者是重荷出力突然的增加，将会造成相邻区域的电压在短时间之间发生降低。当电动机以全电压的状态启动的情况下，需要通过电源中获取丰富的能量，这一启动电流值可达到5~8倍满负荷额定电流值，当启动电流经过系统阻抗的情况下，将会造成整体电网发生电压急剧下降的情况。此外，异步电机启动的频率比较高的情况下也将会导致电压暂降现象发生，同故障所致电压暂降将比而言，该电压暂降的幅值相对较小，但是在持续时间方面比较长。

1.2电压暂降带来的影响分析

电压暂降对用电设备所产生的危害性虽然未超过供电中断，但电压暂降的发生率相对较高，这主要是因为供电中断通常仅是局部故障的出现所致，但电压暂降的发生可能与很远距离出现的故障有着紧密的关系，随意电压暂降是无法对其预测的，属于一种随机事件。而电压暂降一旦出现，便会导致工业生产发生中断或者是生产不成功形成工业报废品，导致工业企业以及电力企业遭受严重的经济损失。

2. 电压暂降的影响因素分析

电压暂降的发生虽然具有一定的偶然性，但从目前电压暂降发生的原因来看，其影响因素并非无规可循，一些因素明显能够对电压暂降产生影响，具体包括以下几个方面：

2.1故障类型、故障位置以及故障切除时间

电压暂降的程度与故障类型存在密切的关系。如果20kV五电线末端分别出现三相、两相短路故障以及单相接地短路故障，并在0.05s之后进行切除，则会造成设备分别出现70%、70%以及40%的电压暂降，并且还会持续2~3周波。所以三种故障类型之中，单相接地短路故障所致电压暂降影响程度最小；同时，电压暂降大小同故障位置之间的电气距离存在密切的关系，若距故障位置之间的距离比较近，则会对电压暂降所产生的影响越大，反之亦然；此外，电压暂降所受影响还与故障切除时间之间存在密切关联，当故障切除时间较大的情况下，电压暂降的持续和恢复实践均会比较长，两者属于正相关的关系。

2.2中性点接地方式

中性点接地方式在配电网系统之中比较关键，各种中性点接地方式与不同的运行工况和电网构建匹配，正确的选择中性点接地方式可对配电网运行稳定性及效率产生较大影响。当前在我国配电网中，中性点接地方式大概包含物种，即直接接地、经小电阻接地、经消弧线圈接地、经高阻抗接地以及不接地五种，在这五种中性点接地方式之中，经小电阻接地和直接接地划归为大电流接地系统，而其他三种则划归为小电流接地系统。

由于当前城市配电网线路比较错综复杂，电容电流也逐渐增加，同时系统运行方式不固定，消弧线圈自调功能渐显困难，单相接地故障很容易变成两相短路故障，且单相接地故障又是配电网常见故障，因此，小电阻接地方式比较受到人们关注，这种接地方式与消弧线圈接地相比之下，具备更低的过电压水平，能够对孤光接地过电压发挥更好的抑制作用。

3. DVR治理方法以及特性分析

DVR即动态电压恢复器的英文简称，通常会将DVR串联于敏感负荷与电源之间，该装置主要分为PWM逆变器、串联变压器、储能装置以及滤波器四个主要部分。在电力系统正常运行时，电压处于稳定状态，此时DVR在旁路，通过电力系统对负载提供电压，若电压暂降情况发生后，DVR会对电路进行检测，能够检测出电力系统中电压需要补偿量的大小，从而DVR会经串联变压器将补偿电压输注到电力系统之中。

3.1 DVR治理方法

当电力系统处于正常运行状态的情况下，DVR处于旁路备用状态，并且DVR会一直对系统电压进行检测，当其检测到电压暂降发生之后，DVR便会马上通过串联变压器向系统中输入补偿电压，从而使负载电压质量得到保证。DVR可对系统输注电压的相角和幅值进行控制，从而补偿适当的有功和无功功率，依照敏感负荷的实际要求和实际出现的系统问题，可以对DVR实施优化设计，从而实现预期补偿效果。

DVR能够实时性的对系统电压检测，然后产指令信号，从而控制逆变器，并根据系统需要形成补偿电压，通过滤波电路进行滤波处理之后，同电压暂降之后的电压相互叠加，从而使负荷电压质量得到保证。同时补偿有功及无功功率也均出自于DVR。而DVR储能特性也为其补偿能力提供了保障，所以DVR储能特性也是其最为主要的特性。通过DVR的应用，能够对电压暂降问题得以有效治理。

3.2 DVR特性分析

DVR的特性主要是其储能特性，储能装置是DVR的重要构成，其性能的的优劣会对DVR补偿能力产生重要影响，当前储能装置主要包括直接储能装置和系统直接获取能量两种储能单元结构，前者是在系统故障的情况下，储能装置将所需能量输出，后者是通过整流电路进行能量的持续输出。储能装置的形式包含以下四种：第一种为大电容储能，当系统运行正常的情况下，电容器会通过系统电压来进行整流充电，当充电达到一定程度的情况下，会使系统切除。若系统电压质量出现问题的情况下，大电容储能会提供有功功率，并通过逆变后向系统补偿电压；第二种为超级电容器，其与普通电容器和化学电池不同，属于一种新型储能装置，该装置在储能速度比较快，且循环使用寿命也比较长，其交换能量主要是以电容充放电来实现的；第三种为分布式电源储能，该装置能够当做DVR直流储能单元，主要是通过光伏发电来实现储能的，具有噪音小、无污染特点；第四种是从系统直接获取能量，主要是在系统中其他位置实现能量的获取，并将其当做DVR储能单元，该形式可能实现长期补偿，但系统若出现大故障，则会造成系统电压降低，从而使其能量获取也会受到影响。

4.结束语

综上所述，本文对电压暂降的影响因素进行了分析，通过分析得出故障类型、故障位置、故障切除时间以及中性点接地方式均是影响电压暂降的因素，而采用DVR设备能够对电压暂降问题进行有效治理，又助于电网系统安全运行。

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