1晃电的概述

1.1晃电的概念

所谓“晃电”，就是电压骤降也称电压暂降，是指系统内发生短路故障，供电电压有效值的突然下降或几乎完全损失，然后短路故障被切除后，供电电压又回升到正常值附近，是一种电压“凹陷”现象；

电压暂降一般采用剩余电压和持续时间来说明，国标(GB)及国际电工委员会(IEC)将其定义为供电电压有效值快速下降到其额定值的90%-10%，而后又快速恢复到额定值的90%以上，持续时间为10ms~60s不等。

1.2晃电机理

 

图一辐射状配电系统（晃电的电压分配模型）

ZF—故障点与PCC点之间的线路阻抗；

ZS—PCC点与电源之间的系统阻抗；

当某线路发生短路故障，负荷电源公共点即PCC点的电压跌落幅值大小取决于ZF与ZS之间的分压关系，GB/T 30137-2013《电能质量 电压暂降与短时中断》对于故障引起的PCC点亦即负荷端的电压暂降幅值为：

      (公式1)

短路点离PCC点越近，PCC点电压越低，对其他负荷的影响也是越大，尤其是一些对电源质量要求很严苛的敏感类负荷。

1.3晃电的危害

现有的微机综保控制普通真空断路器切除短路故障的时间t=保护判断及出口时间+断路器固有动作时间+燃弧时间，t大多需要80ms以上，这也是母线电压凹陷的时间即晃电时间。

晃电是否给企业造成停产损失，取决于母线上重要负荷是否能穿越低电压故障时间，即负荷对低电压的忍耐时间与晃电时间的博弈结果！在新型自动化程度高的大型企业中或发电厂中，对供电的连续性要求非常高。但内网短路故障造成的晃电影响并不能被完全杜绝，由于短路引起的电压跌落，导致敏感设备或元件（如开关电源、电磁阀、低压继电器、接触器及无低电压穿越功能的变频器等）停止运行，造成供电或生产中断，而恢复时间较长，给企业带来不同程度的经济损失。

一般异步电动机的绕组短路衰减时间常数τ为30~40ms左右，就是说只要内网短路故障持续3τ左右的时间，电机的磁场就会衰减殆尽，变成挂在网上减速旋转的铁疙瘩。当短路故障点被断路器切除时刻，母线电压进入恢复期，所有在网的异步电动机同时重建磁场，实际上就是“电机群直接启动”，启动伊始要向电网索取相当于电机群额定电流总和5~7倍的无功电流，形成强烈的电流冲击，此过程称为电机的“二次冲击”。

二次冲击电流在该系统变压器和线路的阻抗上会形成较大的压降，降低了电动机的机端电压，致使电机的电磁转矩不足，影响了电机转速恢复，造成自启失败；并且增加了过流时间，客观上延缓了母线电压的恢复过程；严重情况下会造成系统大面积停电跳闸事故。

如果能有一套行之有效的解决方案，从源头上避免因为晃电时间过长造成的供电或生产被迫中断，对保证企业的生产连续性有重要意义。

2企业内网系统晃电治理策略

2.1策略

当支路故障上级母线电压必将跌落，若支路上设计增加高阻抗电抗器是可以在支路故障时抬升母线侧的剩余电压达到至少90%以上。

图二支路增加高阻抗后的电压分配模型

Zd—为抬升PCC点的剩余电压所需要在故障支路增加的阻抗；

ZF为线路阻抗，根据短路点的远近线路阻抗是不一样的，故在治理电压暂降计算母线侧PCC点电压时就应按最严重情况考虑，即ZF为零。

即增加高阻抗电抗器Zd后，PCC点剩余电压为：

         (公式2)

为保证PCC点剩余电压有80%，即Udip=0.9，根据公式2推导出Zd=9ZS。

2.2直接串抗的弊端迎来可变阻抗的刚需

馈出线支路直接串抗存在如下弊端：

(1) 高阻抗电抗器生产存在困难，而常规生产的电抗器，其阻抗小无法抬升

非故障母线电压到90%。

(2) 电抗器长期投运，有功无功电能损耗较严重。

可变阻抗概念：正常运行时，表现为零阻抗或微小阻抗，功率接近于零；在发生短路故障时，迅速呈现高阻抗以达到抑制短路电流的目的。

而我公司研制的ZRD母线残压保持装置是非常有应用价值的可变阻抗，非常适用于钢铁、化工、造纸、冶金及精密加工等对供电连续性要求很高的系统中。

3母线残压保持装置

母线残压保持装置（ZRD）是专门针对中压配电系统设计开发的；基于“短路故障快速判断技术”为控制基础，采用“电磁斥力快速断路器”为执行元件，可实现当支路发生短路故障20ms内投入“高阻抗电抗器”，提升PCC点电压达到90%，隔离故障支路对系统侧电源（母线）电压的影响。

 

3.1一次原理

图三一次原理图

本装置由“电磁斥力快速断路器”、“高阻抗电抗器 ”及快速测控装置组成；该装置为集成化的成套开关柜，可替代馈出线柜，且保留常规开关柜内部所有配置。

3.2工作逻辑

(1) 正常运行期间

正常运行时中速断路器和快速断路器合闸，装置运行无损耗无压降。

(2) 线路发生短路故障时

快速测控装置可在2ms内检测判断并出口，驱动快速断路器动作，10~20ms内将“高阻抗电抗器”投入，可抬升PPC点（母线侧）电压达90%。

(3) 短路故障排除情况

若CT检出电流回落到额定电流之内，快速断路器自动合闸，将“高阻抗电抗器”退出。

若CT检测电流并未回落，即故障点d切除失败，时长达到0.3s（时间可设定），我们认为故障点开关存在拒动故障，此时快速测控装置作为后备保护会提供联跳信号，驱动本装置普通断路器跳闸，协助综保完成对故障的切除。

3.3 技术参数