厂矿电压波动及其抑制

北极星电力网技术频道作者:电力论文3 2007/12/24 18:43:12

关键词: 变压器电压电压波动

1概述

　　电压波动常给工业生产、科学研究和日常生活增添不少麻烦，有时会损坏设备，造成事故。随着现代科技的迅猛发展，电子计算机及各种电子设备的日益普及，厂矿、科研、邮电、医院等部门对供电电压的质量要求愈来愈高。但是，由于供电系统中大量冲击性负荷、间歇性负荷的存在以及各种短路故障的发生，常常导致系统电压短时、快速地变化，即电压波动。下面从以下几个方面对此问题作以浅析。

　　2电压允许波动的范围

　　根据《供用电规则》规定，受电端的电压波动幅度不应超过：35kV及以下供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的±5；10kV及以下高压供电和低电力用户为额定电压的±7；低压照明用户为额定电压的 5～-10。

　　3电压波动对电气设备的影响

　　各种电气设备都设计在额定电压下工作。只有电网内各级电压符合标准，才能使用电设备处于最佳工况运行。当用户端电压波动超过允许值时，则用电设备的性能、生产效率、产品质量等都将受到不同程度的影响，发、供、用电设备的出力降低，供电线路损耗增加，电动机起动困难，另外还将影响通信、广播电视质量等。

　　电压波动对电气设备的影响如下：

　　1)荧光灯及电视亮度随电压波动而变化，当电压在较大范围内持续波动时有闪烁感。

　　2)白炽灯电压高于额定值10，寿命要缩短70；电压低于额定值时，发光效率急剧下降。

　　3)高压水银灯当电压降低20～30，持续时间为005～1s时，便会熄灭。

　　4)试验设备这些设备要求有高度的输出精度，当输入电压波动时，其精度不能保证。

　　5)电热设备电压低于额定电压10；供热量减少20以上，升温时间延长；电压高于额定值会影响发热元件的寿命。

　　6)感应电动机电压波动会使其转矩、滑差率、负荷电流都受到影响，造成转速不稳或过负荷现象。当电压低于额定电压10，电动机电磁转矩约下降为额定转矩的81，而且起动时间延长、电流增大，造成绕组线圈发热、损耗增加、效率降低以及功率因数下降，影响电动机的寿命。对于用电磁起动器控制或装有失压保护的异步电动机瞬时电压降低会导致这些保护装置动作，设备就要停止运转，再起动需花时间。

　　4电压波动的原因

　　1)带冲击负载的电动机引起电压波动。有些机械由于生产工艺的需要，其电动机负载是冲击性的，如冲床、压力机和轧钢机等。它们的特点是负荷在工作时间中作剧增和剧减地变化，并周期性地交替变更。这些机械一般采用了带飞轮的电力拖动系统。飞轮的储能和释放能量的作用，拉平了电动机轴上的负载，降低了电动机的能量损耗。但由于机械惯性较大，冲击电流依然存在。故伴随负荷周期性交替的电压波动不可避免。

　　2)由反复短时工作制负载引起电压波动。这类负载的特点为负载作增减地变化，且周期性交替。但交替的周期不为定值，其交替的幅值也不为定值。如吊运工件的吊车，手工焊接用的交直流电焊机等。目前，厂矿为了节约用电，交直流电焊机均装设了自动断电装置。因此，在节约用电的同时，电动机的起动电流和焊接变压器的涌流却又加剧了所在电网的电压波动。

　　3)大型电动机起动时引起的电压波动。现在，厂矿中使用的电动机功率越来越大，起动电流(为额定电流的4～7倍)所引起的电压波动是一个不可忽视的问题。起动电流不仅数值很大，且有很低的滞后功率因数，故电压波动将更大。

　　4)供电系统短路电流引起的电压波动。厂矿中有许多高、低压配电线路及电气设备，由于种种原因可能发生不同性质的短路。如果继电保护装置或断路器失灵，可能使故障持续存在，也可能造成越级跳闸。这样可能会损坏配电装置，造成大面积的停电，延长整个电网的电压波动时间，并扩大了波动范围。

　　5抑制电压波动的措施

　　1)合理地选择变压器的分接头来保证用电设备的电压水平。在新建变电站或用户新增配电变压器，条件许可时应尽可能采用有载调压变压器。

　　2)设置电容器进行人工补偿。电容器分为并联补偿和串联补偿。并联电容补偿用以改变网络中无功功率分配来抑制电压的波动，提高用户的功率因数，改善电压的质量。串联补偿主要是为了改变线路参数，从而减少线路电压损失、提高线路末端电压并减少电能损耗。

　　3)线路出口加装限流电抗器。在变电所35kV线路出口加装限流电抗器，以增加线路的短路阻抗，限制线路故障时的短路电流，减小电压的波及范围，提高变电所的35kV母线遭短路时的电压。

　　4)采用电抗值最小的高低压配电线路方案。架空线路的电抗约为0.4Ω/km，电缆线路的电抗约为0.08Ω/km。可见，在同样长度的架空线路和电缆线路上因负载波动引起电压波动是相当悬殊的。因此，条件许可时，应尽量优先采用电缆线路供电。

　　5)配电变压器并列运行变压器并列运行是减少变压器阻抗的惟一方法。

　　6)大型感应电动机带电容器补偿其目的主要为了对大型感应电动机进行个别补偿，使它在整个负荷范围内都保持良好的功率因数。在线路结构上使电动机和电容器同时投入运行，所以一开始起动就有良好的功率因数，电动机较大的滞后起动电流和电容器较大的超前冲击电流的抵消作用，对电力系统电压波动起到了很好的稳定作用。

　　7)采用电力稳压器稳压目前随着电力电子技术的进一步发展，国产的各种类型的电力稳压器质量都较可靠。这种电力稳压器主要用于低压供配电系统中，能在配电网络的供电电压波动或负载发生变化时自动保持输出电压的稳定，确保用电设备的正常运行。

　　6总结

　　总之，产生电压波动的原因多种多样，抑制电压波动的措施也很多。目前，随着计算机技术、控制技术、网络技术的应用与发展，利用计算机实现对供电系统的实时监测，从而能够在微机屏幕上自动显示电压波动信息、波动幅值及频率、显示电压波动地点、显示抑制措施等等。虽说波动信息的输入、抑制措施、指令的输入还由运行人员来操作，但自动过程无疑是非常准确迅速的，相信以上新技术的推广与应用一定会给厂矿企业带来较好的经济效益。

来源：中国电能质量

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