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电压暂降问题突出 研究治理势在必行(1)
  •  电压暂降、瞬时供电中断等俗称“晃电”,对于电力、石油、化工、半导体、军工、多晶硅、冶金、煤炭、水利、制药、制造、纺织、光纤等连续性生产的行业企业,会引起交流接触器释放,低压电机停转,电压软启动器、变频器、控制器(PLC、DCS等)以及行业专有设备停机等事故(见表1),导致生产波动、工艺流程中断、操作混乱,造成少则几十万元,多则上千万元的经济损失,严重的还会造成重大人身伤亡和环境污染事故。
      电压暂降、瞬时供电中断等俗称“晃电”,对于电力、石油、化工、半导体、军工、多晶硅、冶金、煤炭、水利、制药、制造、纺织、光纤等连续性生产的行业企业,会引起交流接触器释放,低压电机停转,电压软启动器、变频器、控制器(PLC、DCS等)以及行业专有设备停机等事故(见表1),导致生产波动、工艺流程中断、操作混乱,造成少则几十万元,多则上千万元的经济损失,严重的还会造成重大人身伤亡和环境污染事故。
      
      据美国对商业建筑、交通运输、食品加工、塑料、印刷和化学加工等行业进行的主要电能质量问题调查,引起终端用户电能质量问题最主要的原因就是电压暂降或暂升。LPQI/欧盟25国的调查结果也表明,在欧洲,电压暂降和短时中断占工业样本总成本的60%。
      
      “电压暂降问题,已成为当务之急,必须认真对待,着重治理。”中国工程院院士、清华大学教授韩英铎表示,电压暂降现象不是新问题,但由于对电能质量敏感的高新技术企业越来越多,其影响和危害十分突出,近些年日益引起电工界的关注。
      
      据了解,电压暂降主要是由于系统发生短路故障或者重负荷启动引起线路上电压损失造成的,而引起故障的原因可能是雷击等天气因素,也可能是设备或人为因素。其中,短路故障、感应电机启动和雷击是引起电压暂降的主要原因。雷击时造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作,从而导致供电电压暂降。这种暂降影响范围大,持续时间一般超过100 ms。
      
      华北电力大学教授肖湘宁告诉记者,由于引发电压暂降的原因不同,电压变化过程形式多样,某些用电设备(如可调速驱动装置)对由电压暂降引起的供电电压相位跳变亦很敏感。
      
      一旦一些元器件因电压暂降停止工作,工业企业的整套设备或流水线都会受到影响。电压暂降不只会引起设备停机停产,导致如产品报废、设备工具损坏等,而且某些生产线重新启动需要较长的时间,也会造成间接损失。
      
      韩英铎指出,电压暂降对不同的行业,造成的经济损失不同。据统计,一次电压暂降,可造成汽车装配企业损失25辆汽车,半导体行业损失10万~15万美元等。国内某集成电路生产企业2002年全年共记录了31次电压跌落故障,每次故障造成的损失平均约200万~300万元;某显像管厂,月产值8500万元,采用了大量的PLC控制器,每次电压波动,不仅导致当时在生产线的大量产品出现质量问题而报废,而且还可能引起控制程序紊乱,模具损坏,重新启动整条生产线也至少需要半个小时,估计每次停电造成的损失接近百万元……
      
      十余年间,世界上一些国家对电压暂降和短时中断的经济损失调查为我国提供了十分有价值的经验,国内也开展了电能质量经济性调查。据调查,基于单位成本计算,被调查的我国7个行业电能质量年经济性成本约为29.36亿元,其中工业部门的经济性成本约为16.82亿元。
      
      多方治理是关键
      
      针对电压暂降这一突出问题,韩英铎认为其不可避免,而且随着智能电网的建设、电力电子等非线性设备增加,将使得电能质量扰动问题更加严重。因此,他建议,要采取措施,协作治理。电力公司、厂家要相互配合;要加强宣传,可设立高级研讨班,按行业不同进行治理方案讨论;在方案选择上要站在客户角度,优选方案,花最少的钱来解决问题。
      
      肖湘宁也指出,为保证电力供应和负载用电之间的充分兼容,缓解电压暂降问题,需要考虑到电网和用户两方面,要设计和建设完美的供电网,同时要保证所有用电设备能够抵抗电能质量问题。
      
      “当然,由于成本高昂,这从经济性角度讲是不可能的。”他说,所以在尽量提高供电质量的同时,需要特别注意尽最大可能解决用电设备对电压暂降的敏感性问题。
      
      肖湘宁认为,在生产过程中特别要关注的设备主要为四类,即计算机、可编程逻辑控制器、交流调速器、交流接触器。但确定设备的敏感度是一项繁琐复杂的事情,既要考虑到耐受特性、暂降起始点和相位跳变,还要通过测试足够数量的设备来形成某类设备的敏感度及其误差水平。制定单一的标准来定义和给定过程设备的敏感度是困难的,往往需要依靠概率方法、现场/实验室测试和专家经验与建议来解决敏感度的不确定性。
      
      据悉,国际大电网会议、国际供电会议组织等曾发起工作组,在2006—2009年间对设备的电压暂降免疫水平进行大量研究,最终在2010年出版了技术手册。工作组认为,与暂降相关的利害关系人主要包括监管者、标准制定者、电网运营商、工业用户、设备制造商、电能质量监测仪器制造商,手册对这六类群体都给出了建议。
         
      
     电压暂降、瞬时供电中断等俗称“晃电”,对于电力、石油、化工、半导体、军工、多晶硅、冶金、煤炭、水利、制药、制造、纺织、光纤等连续性生产的行业企业,会引起交流接触器释放,低压电机停转,电压软启动器、变频器、控制器(PLC、DCS等)以及行业专有设备停机等事故(见表1),导致生产波动、工艺流程中断、操作混乱,造成少则几十万元,多则上千万元的经济损失,严重的还会造成重大人身伤亡和环境污染事故。