十分钟迅速了解电压暂降

什么是电压暂降？

国际上，电压暂降有两种定义和两个英文术语。国际电子电气工程师学会（IEEE）普遍采用术语“voltagesag”，定义为：电压方均根值突然下降至额定电压的90%~10%，且持续0.5周~1min后恢复正常的短时扰动现象。国际电工委员会（IEC）通常采用术语“voltagedip”，在定义上与IEEE的不同之处是，IEC将电压方均根值下降至额定电压的90%~1%定义为电压暂降。在使用习惯上，欧洲大陆学者更倾向于采用术voltagedip，而英国、北美学者习惯于使用voltagesag。两种术语，目前在国际上，普遍被认为是完全相的。在国内，英文术语主要采用voltagesag，中文术语主要采用：电压暂降。

电压暂降就是电压突然降低，但是在很短时间内又恢复正常，如下图所示，电压暂降与电压过低的区别是电压暂降的时间很短，但是降低的幅度很大，有时暂降后的电压仅为正常电压的10%。

要理解产生电压暂降的原因，首先要知道，电网电压降低的是线路中有过大的电流。供电线路都是有一定阻抗的，当电流流过阻抗时，就会产生电压降，电流越大，电压降越大，电网的电压降低。

引起电压暂降的原因是线路中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马上就开始动作，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。另外，大功率负荷突然接入电网也会导致电压骤降。

电网导致电压暂降的原因包括气候条件、电力公司的设备故障、各种短路故障、大型电动机的起动、雷击等。

暂降治理与风险规避

1.分级治理

电压暂降是电网侧电压暂降与用户侧设备免疫力间的兼容性问题，技术上，可在公用电网级、工厂电网级、敏感设备级分级、分别或协同采取措施治理，通过优化协同可使总成本最低，效果最好。图1给出了分级治理方案与投资的关系。

（1）公用电网级

公用电网级的治理是减少暂降频次，降低暂降严重水平。包括对暂降幅值、持续时间等特征的补偿、控制等。此外，考虑到暂降源的分布和暂降传播规律，通过电网规划和优化运行，电网改造和保护优化等措施，可有效降低敏感用户经受的暂降风险。公用电网级措施可总结如下：

值得注意的是，公用电网级措施，在现有技术条件下尚不可能解决用户需要的所有问题，且存在投资巨大的问题，因此，在电网侧采取措施，需进行技术经济评估，并研究成本回收问题。

（2）用户工厂级

工厂内部电网措施主要是指在供电馈线或内部电网内安装定制电力设备，使敏感设备遭受的暂降控制在可接受范围内。涉及所采用定制电力技术的补偿能力、成本和工程可行性等问题。工厂级常用技术有动态电压恢复器（DVR）、不间断电源（UPS），以及近年兴起的直流配电技术等。实际中，可根据设备敏感性及其在工厂中的重要程度，对厂内设备按分级治理策略配置不同的定制电力设备，在降低暂降损失的同时，降低安装和维护成本。考虑到工厂内的敏感设备主要是控制元件，这部分元件的用电负荷相对较小，因此，可能情况下，可将控制回路电源与主功能部分电源分开，仅对控制回路进行补偿，可降低成本。

用户工厂级措施是最常见解决方案，但定制电力设备的优化配置和技术经济性评估，仍是值得研究的课题。

（3）敏感设备级

提升设备暂降免疫力是主要设备级措施，包括：

1）在配置、改造和采购设备时，对设备暂降耐受力提出明确要求，索取试验报告，保证设备符合标准（如SEMIF47）或供货合同规定的要求。因设备暂降免疫力不合格造成的用户损失，可向设备制造商追责。部分敏感设备，如：交流接触器、变频器等的暂降免疫力正随着技术进步不断得到提升。因此，在设备选型时，应关注暂降免疫力指标。

2）部分带失压脱扣保护的设备，应对保护装置所带电动机功率和运行特性进行分析，合理确定保护定值、取消或改进脱扣保护等，均是可行措施。

3）充分利用设备自身参数功能。如：变频器断电后的自起动功能、捕捉再起动功能、故障后自动再起动功能、故障重合闸功能等，根据变频器驱动的工艺设备的惯性选择参数设置，可避免暂降时变频器故障中断。

4）避免电源与设备电压不匹配（如：不用208电源为230V设备供电），尽可能采用较宽交流电压输入（如：85、264V输入范围）的直流开关电源。

敏感设备级措施一般比工厂电网级和公用电网级措施的成本低，尤其当敏感设备单机用电容量较小时，在设备级采取措施性价比高。但设备免疫力提升只能针对部分设备，受安装位置、空间等实际环境、条件等限制，对于含多敏感设备的高科技企业、半导体制造企业等，设备级措施的效果并不明显。通常设备级措施作为辅助，与公用电网级、工厂电网级措施进行优化配合，是合理解决电压暂降问题的有效方法。

2.暂降风险

3.暂降保险与相关方

保险是有效规避风险的方法之一。采取保险方式规避风险时，投保人按合同约定向保险人支付保险费，保险人对合同约定的可能发生的事故造成的财产损失承担赔偿保险金责任，这样，投保人在放弃自己拥有资金（保费）的前提下，把可能经受的风险转移给了保险公司。

保险方式已被用于火灾、地震、洪水、卫星发射等风险规避。电压暂降给用户造成的风险，与自然灾害有类似之处，均发生概率小，后果严重，因此作者所在团队提出了基于保险的暂降风险规避机制，并对保险、再保险方案开展了研究，为暂降问题的解决提供一种新的思路。

实施保险方式，必须考虑利益相关方。用户、电力部门和地方政府是暂降风险利益相关方，其中，电力部门和用户之间存在供用电直接关系，但这种直接关系仅受售电合同和现行法律约束，在法律和合同中未做出规定的事项，供用电双方均无责任承担义务。地方政府是间接相关方。政府收税，暂降导致用户损失，必然影响税收，但政府部门对用户无直接利益诉求；有的地方政府，为了地方经济发展，对高附加值、高科技企业和产业渴望度高，为了招商引资和地方经济发展，地方政府会更关心和重视暂降损失问题，但仍政府仍是间接方。

由于现有法律和通用售电合同中对暂降风险通常均无明确规定，虽电力企业和用户是暂降风险的直接相关方，但电力企业在法律意义上无需承担风险责任，这为用户暂降风险规避带来了巨大困难。为此，如果能引入第三方保险机构，使暂降风险事件的相关方扩展到用户、保险机构、电力部门和地方政府，其中，用户和保险机构成为暂降风险的直接方，可为暂降风险规避寻找到解决方案.但是，保险是否可行还取决于被保险风险事件是否满足可保性条件，即：大数定理、纯粹性、偶然性和意外性。显然，纯粹性、偶然性和意外性条件容易满足，但因高端用户数量相对于总用户量比例小，不满足大数定理，可保性条件不完全满足。因此，通过地方政府、电力部门或其他机构参与保险和再保险，提高暂降风险的可保性，是进行暂降保险的可能途径。

4.保险与再保险机制

调查表明，频次最多、损失最严重的用户损失事件，主要原因是用户设备不满足SEMIF47标准，这些损失理应由用户或设备制造商承担，因此，这部分风险应作为用户自留风险。电力部门为了可靠供电，已采取技术措施，但不可能满足所有用户的全部要求。地方政府通过税收等可获得间接利益，并对社会治安\地方经济发展等承担监管责任，应对社会治安、盗窃行为、市政施工或其他原因导致的损失承担监管责任。

暂降风险保险规避机制是四川大学电能质量与优质供电团队提出的一种方式，为暂降风险规避提供了新思路，但从思想提出到应用，还需做更多、更深入的研究。

（1）重新设定更为合理的各类电压容差曲线

目前普遍采用的各种电压容差曲线（ITIC曲线、SEMIF47曲线等），是制订包括电能质量相关标准的重要依据，也是针对设备生产厂商的建议性或强制性标准。但是，多年来的实践表明，即使设备的性能满足曲线的要求，仍然有很大的概率在发生电压暂降事件时失效，从而造成不可忽视的经济损失甚至安全问题。随着技术的进步，在合理增加成本的前提下适当提高设备的耐受能力，是解决电压暂降问题总体上经济性较高且有效的方案。合理地修订电压容差曲线并非易事，当今的大数据技术为这一问题的解决提供了有力的技术手段，但数据的收集、挖掘、处理、分析，仍然是工作量巨大的挑战。

（2）采取合理可行的措施提高敏感设备的抗敏性

事实上，大幅度地提高电压暂降敏感设备的承受能力（抗敏性），在当前的技术发展水平下已经基本上不存在技术障碍。但很显然，无论采用何种技术手段，势必增加设备的成本。在没有直接经济利益驱动的情况下，生产厂家不大可能主动采用这些改进方案。