防晃电接触器 YS1-25/E 防晃电交流接触器

电网闪络（晃电）问题

一、问题的提出：

ieee标准中把电网闪络(voltage sag)定义为：供电系统中某点的工频电压有效值突然下降至额定值的10%～90%，并在随后的10ms～1min的短暂持续期后恢复正常。iec标准中将这一现象称之为voltage dip，与ieee标准不同之处仅在于：电网闪络中电压幅值为正常值的1%～90%。sag和dip这两个术语是可以交换的。

1.为什么电网闪络的危害越来越大

①自动化生产越来越普遍：计算机、工业控制器、传感器的精度、速度、阈值越来越苛刻；

②生产的复杂程度、临界指标大大提高；

③自然灾害频发，环境污染造成的空气杂质含量提升；

④电网超负荷运行，造成电网波动；

⑤终端设备老化、设定值偏移。

　　我国解决电网问题的历程漫长，上世纪50年代，致力于电压稳定的研究和解决；60年代，致力于电网频率的稳定研究和解决，上世纪70年代，致力于电网的电磁干扰研究和解决；上世纪80年代，致力于电网的谐波干扰研究和解决；上世纪90年代，致力于电网的功率补偿研究和解决；2000年以后电网闪络造成危害越来越大，但解决电网闪络问题仍未提到议事日程中来。

2.我国电网闪络造成危害的几个典型案例

　　浙江荣盛化纤有限公司，涤纶聚酯生产线，每年进入4月～九月期间，雷雨造成电网闪络、平均每月2～3次，由于电网闪络造成部分设备损坏、形成企业内二次闪络加大损失程度。计算下来一年平均一条生产线损失80～200万，全公司八条生产线一年损失相当巨大。

　　青岛中达化纤有限有限公司，锦纶化纤生产线，每年由支线电网造成闪络平均每月4～5次，两个化车间8条生产线，每年电网闪络损失至少在300～400万之间。

　　上海华虹nec公司，超大规模集成电路生产商，硅单晶刻蚀工艺、每次电网闪络损失200万，共有这样的生产设备20台套，一年损失可谓巨大。

　　新疆乌鲁木齐石化公司炼油厂，500万吨生产线，在冬季，有雾闪造成的直接损失几百万、每次由于闪络，造成生产停车、从新整定设备、放流管道中的残次品等间接损失也相当可观。

　　新疆乌鲁木齐石化公司化肥厂、尿素生产车间、造粒喷头生产工艺、每次电网闪络、造成造粒喷头堵塞、极大影响生产、产品合格率大大下降、直接影响农民的利益。

3.我国电网闪络问题的现状

　　我国至今还没有电网闪络的专门标准，无论是从设备的抗干扰能力，电磁兼容，还是干扰测量方面都是如此。

　　虽然电磁兼容标准中已有与电网闪络有关的标准，但对于同一个问题，在不同的标准中，因看问题的角度不同，会侧重于问题的不同方面。

　　在开放电力市场的背景下，电力部门和用户、用户和设备制造商之间有关电网闪络及设备抗闪络能力的合同承诺的重要性更加显著，三方均需正确认识和对待敏感度问题，建立一套包括电网闪络的完整的电能质量标准也是非常必要的。

　　在国内，电网闪络给电压敏感设备带来危害的例子已时有发生，因此必须采取技术上、经济上都比较合理的措施保证这些敏感设备在发生电网闪络期间能够正常工作以避免造成重大损失。

　　对设备敏感度问题的研究。目前在国内，包括很多电力工作人员在内都对设备的敏感度以及电网闪络带来的危害认识不够深刻，随着我国工业化程度的不断提高，随着新型用电设备在电力系统中的大量投入使用，这些问题会变得越来越突出，对此我们必须正确认识，未雨绸缪，防患未燃，及时开展先期理论研究和试验。

4.国外电网闪络的调查

　　英国1995年就电能质量问题对容量超过1mw的100家用户做了调查，结果显示：在监测的12个月里，69%用户的生产过程因电能质量问题受到破坏，且83%的事故是由电网闪络和短时间中断引起的。

　　在欧洲，由电网闪络引起的用户投诉占整个电能质量问题的80%以上，而由谐波等引起的电能质量问题投诉不到20%。

　　法国早在1994年进行的抽样调查就显示，百分之四十四的工业用户相信电网闪络对他们的生产活动产生较大的破坏，每年至少引起五例生产崩溃及设备损坏和生产损失。电网闪络已成为威胁现代社会各用电设备正常、安全工作的主要干扰，并且成为威胁信息化社会供电质量不可忽视的因素。

　　中国国际广播电台曾报道，美国《商业周刊》的一名编辑因供电系统突然降压1s造成电梯故障而被困在电梯内长达40小时，以心理和身体受到严重伤害为由向相关部门提出索赔2500万美元的要求。

二、引发电网闪络的几个原因

1.异步电机启动引起的电网闪络

　　异步电机启动，需要从电源汲取的电流值为满负荷的500%～800%，这一大电流流过系统阻抗时，将会引起电压突然下降，形成电网闪络。

　　感应电机启动过程中，电压的降低与系统参数密切相关。图2-11所示为感应电机启动过程中电网闪络分析的等值电路，图中zs为系统阻抗，zm为启动期间的电机阻抗。

　　这种电网闪络是不对称型电网闪络，引起公共母线闪络。

2.变压器前段的对称型电网闪络

　　从图可见，当变压器容量为电机容量的10倍及以上时，公共母线电压降低幅度很小，未到90%额定均方根以下，按照ieee标准，未发生暂降。而当变压器与电动机的容量比不够大时，公共母线电压将发生暂降，且暂降随电机相对容量的增大而变得更加严重，即电压幅值更低、持续时间更长。

　　当变压器与电动机的额定容量相对不够大时，电动机较大的启动电流会对公共母线造成不同程度的电压暂降，暂降幅值与持续时间和变压器与电动机容量比有关，但启动时的机械负载转矩只影响暂降的持续时间。电动机启动引起的电网闪络发生频次高，持续时间长，电压变化不规则。

　　三、敏感度

1.敏感度定义

　　负荷敏感度是指负荷对电能质量问题的敏感程度，即提供给负荷的电能质量不良时负荷能承受干扰仍正常工作的能力。这种能力越低，敏感度也就越高。

　　根据负荷敏感度及用户性质，一般可将负荷分为三类：

　　普通负荷(common load)：一般说来，电能质量不良对此类负荷的影响不显著，只有持续断电时间过长和电压变动过多，负荷才会“感受”到影响。如普通照明设备、加热器、通风机、空调机、一般家用电器等。

　　敏感负荷(sensitive load)：此类负荷对电能质量不良相当敏感并会受到损害，因此对电能质量有一定要求。如电动机控制器、变频调速装置、含电子设备和自动控制装置的生产线等。

　　要求严格的(重要)负荷(critical load)：此类负荷在电能质量不良时会产生严重后果，有的会造成巨大经济损失，有的会发生不可挽回的损害。

2.设备对敏感度的影响

①设备本身的特性。这也是设备敏感度的决定因素。不同类型设备不但对电网闪络的敏感机理不同，而且敏感度也往往差别很大，甚至同类型但不同厂家生产、同类型同一厂家生产但不同时期产品(经过技术更新)对电网闪络的敏感度也可能相差甚远。

②电网闪络的发生特性。同一设备对于不同类型的电网闪络的反应是不同的，暂降的对称与否、何种类型的不对称暂降、暂降是否伴随有相位跳变、甚至暂降发生的起止时刻的相位角都将引起不同的暂态过程(发生在电压过零点附近的扰动要比发生在电压峰值点附近的扰动造成的影响要小)，不同的暂降曲线引起的危害对某些用户设备也可能是不同的。另外，不少暂降是连续重复发生的，即在一个电压暂降发生之后的很短时间内会发生另外一个暂降，敏感设备可能能够承受个暂降，但却不能承受第二个暂降，这是因为两次暂降的间隔时间太短以致设备在第二次暂降发生时还没有从次暂降的影响中恢复到正常稳态。

③设备的运行状态。这包括暂降发生前后设备运行的电压水平，设备负载情况、设备是否处于稳态等等。系统电压不可能时时刻刻都保持额定电压不变，在设备安全电压范围内，暂降前电压越高，设备对暂降的敏感度就越低，反之亦然，这是因为电压的高低决定了能量存储的多少。如果暂降前电压刚好等于设备能够正常运行的小电压，那么设备对幅值低于此小电压的暂降将没有任何承受能力。“恢复时间”是指设备在一个暂降发生之后为了能够承受随之而来的另一暂降所必须的时间，而暂降后电压在决定设备的恢复时间方面起重要作用，因此暂降后电压水平对设备敏感度也是有影响的。

④生产过程的需要(设备伺服对象的要求)。生产过程(或设备伺服对象)对设备的运行状况要求越高，设备敏感度就越高。比如，可调度驱动装置所驱动的过程对电动机转速和转矩的变化范围要求很严格，当发生暂降时，驱动装置本身可能是“正常工作”的，但所驱动的过程却可能认为是“不正常”的，是不能接受的，这时我们仍然认为设备对电网闪络是敏感的。

3.电网闪络对计算机和控制器影响

　　当电压下降到70%及以下时，若持续时间超过20ms，部分计算机就可能无法工作。ibm公司统计表明，8.5%的计算机数据丢失都是由电压不合格造成的。另据估计，信息产业80%的服务器出现瘫痪以及用户端45%左右数据丢失和“出错”均与电网闪络有关[1]。对于由计算机控制的自动生产线、机器人、机器手、精密加工等，在电网闪络时也可能停止工作或产品质量下降。电网闪络可能使计算机及电子设备的硬件或和软件的运行发生故障或错误，或使设备的低电压保护或快速过流保护动作而使设备电源跳闸，导致设备断电而彻底停止运行。

当发生严重的不对称暂降时，如果直流侧电容较小，还可能导致电动机端电压的不对称，但这种不对称和交流电源的电压不对称相比则远远轻得多。当直流电容较大时，即使不对称，暂降程度很严重，直流电压也基本保持不变，纹波很小，从而电动机端电压将保持对称。