1 電壓暫降的概述

1.1 什么是電壓暫降

在國內認識“電壓暫降”的過程中，采用過的術語有：“電壓凹陷”、“晃電”、“電壓跌落”和“電壓驟降”等。

2013年12月頒布國標GB/T 30137-2013 《電能質量 電壓暫降與短時中斷》 關于“電壓暫降”的定義：電力系統中某點工頻電壓方均根值突然降低至0.1 p.u.~0.9 p.u.，并在短暫持續10ms~1min后恢復正常的現象。

1.2 電壓暫降的誘因

當輸配電系統中發生短路故障、大容量感應電機啟動、雷擊、開關誤操作、變壓器以及電容器組投切等事件時，均可引起電壓暫降。

其中，短路故障、大容量感應電機啟動和雷擊是引起電壓暫降的最主要原因，而三相短路故障引起的電壓暫降最為嚴重，影響面最廣，對用戶造成的損失最大；故對于短路造成電壓暫降問題的治理顯得格外重要和緊迫。

1.3 電壓暫降的兩個特征

圖一 電壓暫降均方根圖形

電壓暫降的兩個特征：

1. 暫降深度Ud%（或剩余電壓U’%）。

2. 持續時間∑t=t_f（電壓下降時間）+t_s（電壓降低后持續時間）+t_r（電壓上升時間）。

1.4 電壓暫降的危害

常規微機綜保驅動真空斷路器切除短路故障的時間∑t=保護判斷及出口時間+斷路器分閘時間+燃弧過零時間，∑t大多需要80ms以上，這也是母線電壓暫降的時間。

電壓暫降是否給企業造成停產損失，取決于母線上重要負荷是否能穿越低電壓故障時間，即負荷對低電壓的忍耐時間與晃電時間的博弈結果！在新型自動化程度高的大型企業中或發電廠中，對供電的連續性要求非常高。但內網短路故障造成的晃電影響并不能被完全杜絕，由于短路引起的電壓跌落，導致敏感設備或元件（如開關電源、電磁閥、低壓繼電器、接觸器及無低電壓穿越功能的變頻器等）停止運行，造成供電或生產中斷，而恢復時間較長，給企業帶來不同程度的經濟損失。

一般異步電動機的繞組短路衰減時間常數τ為30~40ms左右，就是說只要內網短路故障持續3τ左右的時間，電機的磁場就會衰減殆盡。當短路故障點被斷路器切除時刻，母線電壓進入恢復期，所有在網的異步電動機同時重建磁場，實際上就是“電機群直接啟動”，啟動伊始要向電網索取相當于電機群額定電流總和5~7倍的無功電流，形成強烈的電流沖擊，此過程稱為電機的“二次沖擊”。

二次沖擊電流在該系統變壓器和線路的阻抗上會形成較大的壓降，降低了電動機的機端電壓，致使電機的電磁轉矩不足，影響了電機轉速恢復，造成自啟失??；并且增加了過流時間，客觀上延緩了母線電壓的恢復過程；嚴重情況下會造成系統大面積停電跳閘事故。

故縮短電壓暫降時間才是治理電壓暫降故障提高供電連續性的關鍵!

3 母線殘壓保持裝置

母線殘壓保持裝置（CZ-ZRD）是專門針對中壓配電系統設計開發的；基于“短路故障快速判斷技術”為控制基礎，采用“電磁斥力快速斷路器”為執行元件，可實現當支路發生短路故障20ms內投入“補償阻抗”，提升母線電壓達到90%以上，隔離故障支路對系統側電源（母線）電壓的影響。

3.1 一次原理

圖二 一次原理圖

本裝置由“電磁斥力快速斷路器”、“補償阻抗”及快速測控裝置組成；該裝置為集成化的成套開關柜，可替代饋出線柜，且保留常規開關柜內部所有配置。

電壓暫降治理由“電磁斥力快速斷路器”和“補償阻抗”完成，常規微機綜保負責開關柜的其他保護功能。

下級短路故障時20ms內投入“補償阻抗”，可抬升母線側電壓為90%以上，短路故障被故障點支路斷路器切除后，快速斷路器自動合閘，將“補償阻抗”退出。

3.2 工作邏輯

1. 正常運行期間

   正常運行時中速斷路器和快速斷路器合閘，裝置運行無損耗無壓降。

2. 線路發生短路故障時

   快速測控裝置可在2ms內檢測判斷并出口，驅動快速斷路器動作，20ms內將“補償阻抗”投入，可抬升PPC點（母線側）電壓為90%以上。

3. 短路故障排除情況

   若CT檢出電流回落到額定電流之內，快速斷路器自動合閘，將“補償阻抗”退出。

   若CT檢測電流并未回落，即故障點d切除失敗，時長達到0.3s（時間可設定），我們認為故障點開關存在拒動故障，此時快速測控裝置作為后備保護會提供聯跳信號，驅動本裝置中速斷路器跳閘，協助綜保完成對故障的切除。

3.3 型號命名

3.4 技術參數

3.7 裝置外形

參考尺寸：1000（W）*1660（D）*2300（H），D和H根據額定電流進行相應調整，該裝置可以與其他開關柜拼柜安裝。

圖三 裝置尺寸圖

4 母線殘壓保持裝置的派生系列

4.1 CZ-ZRD-RC

在很多改造升級工程中，現場的開關柜因拆除困難及主母線無法停電等困擾，一般不適宜直接更換為CZ-ZRD；故我們認為可以保留現有的開關柜，利用備用空間安裝CZ-ZRD-RC，CZ-ZRD-RC主要完成電壓暫降治理功能，不充當常規開關柜的功能。

一次原理圖如下：

圖四 CZ-ZRD-RC一次原理圖

參考尺寸：1000（W）*1660（D）*2300（H），D和H根據額定電流進行相應調整，該裝置進出線一般采用高壓電纜。

圖五 CZ-ZRD-RC裝置尺寸圖

4.2 CZ-ZRD-KC

針對直配負荷（即該線路僅有單臺電機或單臺變壓器）無需配置“補償阻抗”，采用CZ-ZRD-KC直接切除故障即可。

CZ-ZRD-KC由“電磁斥力快速斷路器”及快速測控裝置組成，在支路發生短路故障時，可20ms內快速將該支路直接切除。CZ-ZRD-KC的設計完全可以與常規開關柜一致，可取代常規開關柜。

一次原理如下：

圖六 CZ-ZRD-KC一次原理圖

參考尺寸：800(1000)（W）*1500（D）*2300（H）。

圖七 CZ-ZRD-KC裝置尺寸圖

5 典型應用方案

圖八 典型應用方案圖

應用解析：CZ-ZRD全功能型母線殘壓保持裝置可取代常規饋線柜，一般建議安裝在總降站饋線；CZ-ZRD-RC為獨立安裝設備，與饋線柜的串接；CZ-ZRD-KC等同快速開關柜，一般接變壓器或電機等直配負荷。