類型
瞬態電壓有兩種型式,即差態及共態。差態電涌波也稱為正常或橫向的感應電壓, 其在一對導線上所產生的電壓和正規的電壓是同一方式的,都屬差態電涌波。共態電涌波也稱為縱向的感應電壓,對同一參考點,其在一對導線上所產生的電壓是相等的。差態電涌波易造成繼電器的誤動作,而共態電涌波則易造成絕緣的破壞。不過,如將一單純共態電涌波加於一不平衡的電路時,也可能產生一差態電涌的分量,反之亦然。
主要特徵
瞬態電壓擾動的主要特徵包括:
(1)瞬態諧振。其特徵指標是波形、峰值和持續時間,產生的原因是由於線路、負載和電容器組的投切,造成的後果是破壞運行設備的絕緣、損壞電子設備等。
(2)瞬態脈衝。其特徵指標是電壓上升時間、峰值和持續時間,產生的原因是線路遭受雷擊或感性電路分合等,造成的後果是破壞運行設備的絕緣。
(3)瞬時電壓上升或暫降。其特徵指標是幅值、持續時間、瞬時值/時間,產生的原因通常是由於大容量電動機啟動、負荷瞬變、電力系統切換操作或遠端發生故障等引起的,這是電力用戶投訴最多的一種電壓擾動,這是因為瞬時電壓上升或暫降可能造成用電設備發生運行故障、敏感負載不能正常運行等後果。
產生原因
(1)電力系統發生短路故障造成電網電壓波動、閃變,如三相短路故障、兩相短路故障、單相接地短路故障等。這種擾動由高電壓等級向低電壓等級以及在相同電壓等級之間傳播,其傳播的強度與電網結構及電器參數存在密切的關係。
(2)雷擊引起電壓波動和閃變。
(3)電力系統中電源設備切換形成操作波,造成電壓波動和閃變。電力系統正常的斷路器投切往往總伴隨著瞬間的電壓跌落與上升,但幅度一般不大。如果操作較大負荷的合閘或分閘,就會產生較大的電壓跌落與上升。
(4)儲能設備的正常操作,如電力電容器或電抗器投入或退出運行時,根據負荷的水平情況,會產生一定的無功波動,從而產生電壓上升與跌落。一般可採用衝擊電流法來分析計算其產生電壓擾動的大小。
(5)電動機的啟動產生電壓波動和閃變。電動機的啟動需要較大的啟動電流,從而產生短暫的電壓跌落,特別是有些高壓大容量電動機的啟停頻度很大,因此,由此產生的電壓波動與閃變不容忽視。一般而言,電動機的啟動電流可按額定電流的6~8倍來考慮,並根據其接人點的短路容量可簡單計算電壓跌落的強度,其啟停頻度可根據生產過程統計而進行估算。
抑制瞬態電壓
抑制瞬態電壓的對策,可在繼電器設計及套用兩方面考慮。
(1)用隔離的方法。因為這問題是與耦合電容有關,而耦合電容是與距離成反比,故如將帶有雜聲的電路與不帶雜聲的電路予以隔離,即可有效而顯著的將瞬態電壓的干擾改善。例如將敏感度相近的電路集合在一起,並與其他的線路遠離。及控制電纜的布線,使應儘可能與高壓母線相互垂直。
(2)在瞬態電壓電源處抑制。如將一電阻插人斷路器或隔離開關中,在操作時瞬態電壓將會顯著的降低。大部分的電容器用斷路器,都使用附有電阻的斷路器(價錢較高)。
(3)在高阻抗的輔助線圈電路上並聯一穩壓二極體,可有效的抑制開斷高阻抗線圈電路時所引起的反衝電壓。嚴重的反衝電壓會將繼電器接點燒損。
(4)使用禁止線。禁止體兩端接地有助於消除電磁感應的瞬態電壓。但如禁止體是被用為信號的迴路時,則兩端都不可接地。