一、什么是電壓驟降

　　▋  電壓驟降波形圖

　　電壓驟降也稱電壓暫降(voltage sag或voltage dip)是指供電電壓有效值的突然下降或幾乎完全損失，然后又回升至正常值附近。電壓驟降一般采用保留電壓和持續(xù)時間來說明。電壓驟降在電氣和電子工程師協(xié)會中的定義是，在電力供電系統(tǒng)中電壓的工頻有效值突然下降到了其額定值的10%-90%，并在隨后短暫的1min中之內(nèi)恢復正常的工作狀態(tài)。

　　二、電壓驟降的危害

　　1、對公共用戶影響較小電壓驟降對許多用戶特別是公共、民用建筑用戶的影響很小，有的甚至覺察不出它的發(fā)生。由于發(fā)生的時間極短，需要在點網(wǎng)上安裝一個專用監(jiān)測儀表，否則很難判斷電壓驟降是否發(fā)生。

　　2、對IT及半導體產(chǎn)業(yè)影響較大一些對電壓驟降非常敏感的用戶及設(shè)施 (例如：半導體行業(yè)、電子數(shù)控設(shè)備、變速傳動的電動機裝置、IT產(chǎn)業(yè)設(shè)備企業(yè)等)一旦發(fā)生電壓驟降，帶來的損失將是巨大的。

　　1.對信息產(chǎn)業(yè)造成巨大的影響

　　自動化控制裝置的誤動，計算機系統(tǒng)的失靈等。

　　2.對敏感機械設(shè)備造成的危害

　　對直流發(fā)電機的危害，當電壓低于正常的 80%時就極有可能發(fā)生電路跳閘事故。對于PLC控制器，每次電壓驟降或電路短路都會造成控制程序紊亂現(xiàn)象發(fā)生。

　　對于變頻調(diào)速器，當電壓在120s內(nèi)持續(xù)的低于70%時，就會被退出運行。

　　3、已上升為最重要的電能質(zhì)量問題

　　每次電壓驟降或者電壓波動都會國民經(jīng)濟少則10萬-20萬元的經(jīng)濟損失，多則達到上百萬的經(jīng)濟損失。對敏感用戶而言90％以上的電能質(zhì)量問題是出自于電壓驟降帶來的問題，因此電壓驟降已被認為是影響此類用電設(shè)備正常、安全運行最主要的電能質(zhì)量問題之一。

　　據(jù)統(tǒng)計，在歐洲和美國電力部門與用戶對電壓驟降的關(guān)注程度比對其他電能質(zhì)量問題的關(guān)注程度要強得多。這其中一個重要的因素是，在有關(guān)電能質(zhì)量的諸多原因中，由電壓驟降引起的用戶投訴占整個電能質(zhì)量問題的投訴的80%以上，而由諧波、開關(guān)操作過電壓等引起的電能質(zhì)量問題投訴占不到20％。磚家們認為，電壓驟降已上升為最重要的電能質(zhì)量問題，成為信息社會對供電質(zhì)量提出的新挑戰(zhàn)。

　　三、電壓驟降是無法避免的

　　1.再高供電可靠性也無法避免

　　造成電壓驟降的原因很多，如電力系統(tǒng)遭受無法預期的雷擊。動物、外物的誤碰，狂風及其他自然環(huán)境因素引起的線路故障，以及電源故障切換所產(chǎn)生的現(xiàn)象等。 所有這些故障所引起的瞬問斷電或電壓驟降是目前電力系統(tǒng)仍無法完全避免的，電壓驟降發(fā)生的幾率遠高于完全斷電情況。據(jù)了解，國外的電力用戶．特別是一些對電能質(zhì)量要求比較高的企業(yè)，在遇到電壓驟降問題的初期多要求電力公司能夠提高供電可靠性。這一做法，大大增加了初期投資費用，然而電壓驟降的問題卻始終沒法得到有效解決。以供電可靠性99.99999%（這是供電公司的終極目標吧，實際供電中要達到這么高的可靠性有一定難度)，按照一年365天計算，每年累計停電時間僅為數(shù)秒。然而，盡管有如此高的可靠性，電壓驟降每年仍可能會發(fā)生高達10次左右。雖然投資費用很大，但對電壓驟降的抑制效果并不佳。

　　2.需不同治理方案多管齊下

　　通過多年對電能質(zhì)量問題(特別是電壓驟降所帶來的問題)進行全面調(diào)查分析，敏感電力用戶開始認識到一味要求電力公司從供電側(cè)提高供電可靠性對解決電壓驟降意義并不大。從而逐步將焦點放到要求設(shè)備生產(chǎn)商提供的設(shè)備具有良好的抗電壓驟降的性能，并力求從企業(yè)用戶內(nèi)部的敏感設(shè)備著手來解決電能驟降造成的影響。通過不斷研究及逐步加深對電能質(zhì)量問題的認識，開始形成電能質(zhì)量方面的國際標準和行業(yè)標準，統(tǒng)一約束電力公司，設(shè)備生產(chǎn)商和制造企業(yè)。

　　四、電壓驟降的治理

　　1.不同方案的成本問題從理論上來說，在任何一級設(shè)備上治理都可以改善電能質(zhì)量，而花費的費用與時間卻不同。下圖所示為在不同層面上解決電壓驟降所花費的成本。

　　▋  不同治理方案的成本

　　從圖中可以看出，電壓驟降從電力供應源頭治理到整條生產(chǎn)線的治理、設(shè)備級的治理，再到設(shè)備控制級的治理，治理費用以數(shù)量級的比例下降。因此從治理成本及有效性來說，更提倡在設(shè)備末端進行治理，甚至是深入到設(shè)備內(nèi)部的電氣控制元器件處治埋。越是靠近末端進行治理，所花費成本越少，亦能達到同樣的治理效果。

　　2、供電系統(tǒng)采取的措施

　　1.降低電壓驟降發(fā)生的頻率，減少電路故障排除的時間。減少電路故障排除的時間也就是減少電壓驟降持續(xù)的時間，減少電壓驟降對機器設(shè)備造成的影響，以此減少造成的經(jīng)濟損失。為了減少排除故障的時間，一般電路使用的是靜態(tài)短路器和電流限流熔斷器。

　　2.改變電路網(wǎng)絡的系統(tǒng)設(shè)計，避免或降低電壓擾動。這種措施主要是改變布線，使用特種的變壓器，比如k型的變壓器，提高設(shè)備的性能，導線加粗，針對敏感器材設(shè)備使用靈敏的防干擾保護措施，采用獨立回線，降低接地的電阻，避雷器配置和參數(shù)進行改進等。

　　3、用戶側(cè)采取的措施

　　1.提高設(shè)備抵抗電壓驟降的能力。

　　使用電動機發(fā)電機組(MG)，利用電動機的慣性當電壓驟降發(fā)生時能夠保持發(fā)電機的電壓平穩(wěn)，電路變壓器使用磁諧振變壓器(CVT)，當電路電壓驟降到正常電壓的70%時其仍能夠提供平穩(wěn)的電壓，唯一缺點是體積比普通的變壓器稍大。

　　2.電路中安裝電壓補償?shù)难b置。

　　電路中安裝電壓補償裝置最典型的就是安裝動態(tài)電壓恢復器(DVR)和不間斷電源(UPS)。

　　UPS電網(wǎng)電壓經(jīng)過AC-DC逆變器輸出直流電壓，供給DC-AC逆變器，輸出穩(wěn)定的交流電壓供給負載，同時，電網(wǎng)電壓對儲能電池充電。當電網(wǎng)欠壓或突然掉電時，UPS電源開始工作，由儲能電池供給負載所需電源，維持正常的生產(chǎn)。由于生產(chǎn)需要，當負載嚴重過載時，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負載供電UPS可以有效解決電壓驟降及短時間供電中斷等問題。另外，負荷的全部功率要通過UPS進行變換后提供，增加了系統(tǒng)損耗，降低了效率。

　　DVR將DVR串聯(lián)在敏感負荷上，發(fā)生電壓驟降時，帶脈沖寬度調(diào)制功能的DC-AC逆變器會合成一個幅值、頻率和波形受控的電壓，經(jīng)過串聯(lián)的升壓變壓器將這個電壓加到線路電壓上，可以在1/4周期內(nèi)對電壓驟降做出反應，即將輸出的電壓升高到系統(tǒng)需要的電壓水平。逆變器的PWM調(diào)制波的基準源為標準的正弦波，通過采集電壓波形與標準波進行比較，能有效補償電壓諧波。提供電壓提升的能量是由直流電容器供給的。

　　DVR是目前國內(nèi)外最受關(guān)注的解決電壓驟降的裝置。雖然DVR串聯(lián)于線路中運行，但由于只需補償電壓驟降部分的能量，所以，其設(shè)計功率只有負荷全部容量的1/5~1/3，價格優(yōu)于同容量的UPS，損耗也遠遠低于后者，具有顯著的技術(shù)先進性。