爱华网电能是一种经济实用、清洁方便且容易传输控制和转换的广泛适用性能源。电力电子设备和新能源的广泛接入，使电网电能质量日趋恶化，然而随着高新技术及工厂生产自动化的发展，包括微电子控制器、变频调速设备、PLC等用电设备及生产过程对供电质量变得更加敏感[1]。20 世纪80 年代以来, 随着现代化敏感电力电子设备的广泛应用以及新型电力负荷的迅速发展,动态电能质量问题日益受到关注, 其中最为突出、代价较大的问题之一就是电压暂降。另外，大功率负荷突然接入也会导致电压骤降。当系统发生短路故障、大容量电动机起动、雷击、开关操作、变压器或电容器组投切时可能引起电压暂降。据国外某电力部门的调查: 在由电能质量引起的用户投诉中, 由电压暂降引起的投诉> 80%, 而由谐波、开关操作过电压等引起的投诉< 20% 。美国每年由电压暂降造成的经济损失为120~ 260 亿美元[2]。电压暂降是配电系统中最常见的一种电压扰动，引起电压暂降的原因是线路在短时间内出现了远远超过正常情况的电流，结果导致出现了远低于正常电压的电压。引起瞬间大电流的原因往往是线路中出现了短路故障。当线路的某个局部出现短路故障时，导致电流急剧增大，电压骤然降低。但是故障电路中的保护装置(保险丝、断路器等)会马上开始动作，将故障点隔离，于是电压又恢复正常，这就形成了短暂的电压降低。 人们希望从监测到的实际电压暂降波形中直接获取电压暂降起止时刻、电压不平横度、畸变度和相位移等指标，用以对敏感设备在供电电压发生电压暂降时的反应做出合理精确的解释，并采取相应措施。本文就是根据雅厂1600KW电机空载——加载——全程实测波形，初步探讨电压暂降引起的一系列问题，仅供对此感兴趣的同行交流。 电压暂降具有很大的随机性和复杂性，其影响与用户负荷性质相关。关于电压暂降的随机发生情况、频次，对不同敏感用户的影响程度需建立在大量实测数据的统计分析与深入研究的基础之上，随着我国国民经济的快速发展，电压暂降必将日益影响电能质量和经济发展，因此该项研究的深入对于提高电能质量和经济效益是非常必要的。 我们对雅厂电机空载——加载进行测试，下面是相关测试数据。 被测设备：型号：YK1600-2/990，绝缘：B级，额定功率：1600KW，接法：Y，额定电流：185A，额定电压：6000V，额定转速：2982r/min，负荷：高压水泵P22； 测试系统组成图如图1所示。测试系统采用TAS1907、TVS1908传感器，INV-8多功能抗混滤波放大器，306DF智能采集仪，笔记本电脑，DASP动态信号处理软件； 1. INV-8多功能抗混滤波放大器的主要指标： （1）增益：总增益K=K1×K2 K1=2，5，10；电压输入时K2=10-2，10-1，1，10，102，103；低通截止频率：0.2、0.4、1、2、3、10、20、40、100、200、400、1K、2K、4K、10K、20KHz±5%（-1dB，-120dB/otc.）； （2）高通：电压输入时DC、0.1Hz (-3 ±1dB，6dB/otc.)； （3）通带内不平坦度：＜0.15 dB；（4）精度：2%； （5）频率范围：电压输入 增益K2≤102时，DC—20KHz；增益K2=103时，DC—1KHz； 2. 306DF智能采集仪的技术指标：1）通道数：1—16；2）采样频率：0.001—100K；3）程控倍数：1—16； 3. DASP动态信号处理软件使用V6.18版本； 电压标定： 电压变比：一次：6000：100，二次：100：5，三次：10.2：1.44； 电流标定： 电流变比：一次：300：5，二次：5A：5V，三次：9.55：1.18； 起动波形如图2所示，由图可知电机起动冲击电流持续时间为27060-24913=2147ms。 电机起动全程过程中电流波形如图3所示。其中，（1）为空载起动阶段，（2）为空载稳定运行阶段，（3）、（4）、（5）分别为一次加载、二次加载、三次加载阶段，（6）为带载稳定运行阶段。从图中可看出起动电流很大，空载起动电流最大值为1675.70×485.6=813719.92mA=813.72A，空载稳定运行后电流迅速减小。一次加载、二次加载、三次加载后电流略有增加，带载稳定运行后电流稍有降低。 电机空载起动电流波形如图4所示。可看出大电机空载起动电流波形发生非线性畸变而呈近似方波波形，可以分析它存在大量奇次谐波，这可能是造成敏感电气设备、微处理器控制设备和电力电子设备产生不明原因故障的因素之一。
电机由空载起动进入稳定运行阶段的电流波形如图5所示，电流有效值由额定电流的4.4倍降至136.3A，波形为标准正弦。 电压全程三维谱阵如图6所示，从图中可看出电机起动中，线路电压暂降，由额定值6000V降至5800V，下降幅度为额定电压的3.93%。 根据上述测试结果可以看出该电机空载起动时短时间内起动电流较大，电压发生暂降。该电机起动造成电压暂降的特点是持续时间长，暂降幅度大。一般而言，按电压暂降频次统计，暂降幅度小于10%的可达44%。由于频次高，造成损失也是巨大的。如多台大电机同时起动，必将造成电压较大幅度暂降。严重的电压暂降，将使用电设备停止工作，或引起产品质量下降。而电压暂降影响的严重性则随用电设备的特性而异。幅度大于10%，持续时间大于0.1s会引起计算机系统紊乱；幅度大于15%，持续时间大于0.5s会使调速设备调闸，机电设备误操作。国际规定电压波动理论值为2%，因此大电机起动造成的电压暂降对于现代企业的正常生产是不允许的。 采取有效措施可消除电压暂降引起的不利影响。不同的用户可根据电动机的容量、负载特性及工作条件适当地选取软起动方式来将因大电机起动造成电压暂降的不良影响降低到最低限度，提高配电系统供电的电能质量。如对大功率电机实施软起动，特别是对大电机采取包括变频软起动、恒流软起动在内的多种软起动方式，可以有效地降低起动电流，减小电压暂降的幅度，缩短电压暂降的持续时间，来达到减小经济损失的目的。 变频软起动器起动特性较好，能够在减少起动电流冲击的同时，减少暂降幅度，保证足够的起动转矩。由图7可看出其良好的起动特性。变频软起动可以在限流的同时获得大的起动转矩，并且也可以实现包括软停止在内的各种起动功能。变频器的价格昂贵是目前没有被广泛应用的主要原因，随着变频器价格的逐渐下降，可靠性的进一步提高，变频软起动将成为软起动的主流。因此，在今后一段时期内晶闸管软起动器作为替代传统起动器的理想选择在现有电机应用领域中会存在并发展下去。 参考文献： [1]韩安荣. 通用变频器及其应用. 北京：机械工业出版社，2001. [2] 程佩青. 数字信号处理.北京：清华大学出版社. 2001. [3]肖湘宁. 电能质量分析与控制.:北京：中国电力出版社，2004.2.
