产品 | 电压暂降解决方案及案例分享

现代供电网络日趋庞大，彼此间的电磁耦合紧密，系统故障点引起的电压扰动往往会波及更大范围的用电负载。电力系统经常因为短路等不可预防的故障引发暂态电压扰动问题，主要表现为系统电压的暂降、暂升和短时中断。

对电压暂降非常敏感的用户及设施（例如半导体行业、电子数控设备、变频器装置、IT产业设备等）一旦发生电压暂降，带来的损失非常大。对这些用户而言，90%以上的电能质量是由于电压暂降引起的。因此电压暂降已被认为是影响用电设备正常运行、安全生产的重大问题之一。

在高铁站房及地铁行业，当发生电压暂降时，影响较大的要为对暂降敏感的电子信息系统、数据处理设施、信号系统及自动扶梯等。

电压暂降（俗称晃电）

国家标准《电能质量电压暂降与短时中断》（GB/T30137-2013）规定了：电压暂降是指电力系统中某点工频电压有效值暂时降低至额定电压的10%~90%，并持续10ms~1min。

电压暂降原因

电压暂降发生的原因主要分为两类：电力系统原因和用户侧原因；

· 电力系统原因：

主要为短路故障：如雷击、极端气候、动物、人为误操作、输配电系统故障（单相接地）等引起的；

· 用户侧原因：

包括用户内部短路以及大型感应电机的启动，电弧炉、轧钢机等冲击性负荷的投运等。

影响电压暂降的因素

· 电网短路容量

· 短路电流

· 与故障点之间的距离

电压暂降影响

造成的经济损失

· 电压暂降带来的危害与行业和负载性质有关；

· 连续性生产行业受影响程度最大，单次电压扰动造成的经济损失从数万元到数千万元不等；

电压暂降治理产品

工作原理

电网电压在限值内：电网为敏感负载供电时，快速开关导通，逆变器休眠，但保持与电网电压同步，以便在电网扰动时立即动作。

发生电压暂降/暂升：当电网出现扰动瞬间，快速开关强制关断，将敏感负载与电网隔离，由储能元件经逆变器向敏感负载供电。

电压恢复：调整逆变器输出电压幅值和相位与电网电压一致，快速开关导通，敏感负载切换到电网供电，整流电路对储能元件充电，以备再次使用。

故障旁路状态：AVC故障或维护时，旁路开关动作，一般机械式旁路开关60ms切换，复合式旁路开关小于1ms切换，旁路机械开关闭合后快速开关断开。

治理方案

安装方式：上进上出；上进下出；下进下出；下进上出；

控制架构成熟：从2010年起，英博电气具备并网逆变器技术，熟悉的电路拓扑如两电平架构、三电平架构，英博电气都具有成熟的解决方案

可靠性高：针对晶闸管串联的说明：

(1)、晶闸管制造和驱动技术成熟，国内早已大批量生产，所以晶闸管单元部分本身稳定性高；

(2)、晶闸管损坏即为击穿，晶闸管击穿状态类似于一根导线，短时不会影响电网给负荷的正常供电；

(3)、晶闸管驱动采用双回路驱动信号，且驱动电源独立，进一步加强可靠性；

保护功能全面：

其它说明：

(1)、控制系统控制电采用双电源形式供电，交直流电源快速切换，加强了控制系统供电的可靠性；

(2)、晶闸管短路故障保护；

(3)、主控制器与晶闸管驱动板通信故障保护；

行业应用

典型需求行业：

01

暂降对半导体行业影响

芯片制造工艺复杂，芯片中电路的制作需层层叠代、环环相扣，芯片从最初的硅圆片上线加工到最后芯片封装销售，整个过程将近上百道工序，任何一道工序的加工失误均会导致整个晶圆片的报废，造成巨大损失。

半导体行业敏感负载

1、厂务排风系统（洁净室）、PCW工艺水、UPW超纯水系统

2、光刻机

3、离子注入机

4、刻蚀机

5、机台控制系统等

02

暂降对汽车行业影响

在汽车行业中，大量使用自动化设备，电压暂降会造成汽车工厂的机器人、传动系统、输送链、伺服系统、加工中心等宕机，那么其中一关键工位的设备宕机可能造成整条生产线的停工。

跌落至额定电压85%以下的暂降事件就可能导致机器人停机停产！

冲压车间：

自动化控制系统复杂连续的机器，典型的组成结构包括:大型直流调速器及相互关联的压机单元，工件输送伺服器、控制机器手等，因此，对电压暂降非常敏感。

焊接车间：

机器人或伺服控制设备因电压暂降失去原点，通常需要手工“复位”，需要花费大量时间；激光焊等重要设备因电压暂降而损坏，设备昂贵、备件周期长。

涂装车间：

输送链设备、机器人、烘房、通风设备、生产线系统的连贯性操作是至关重要，因电压暂降而中断以后可能需要将设备完全停止、清洗、再重启，该过程耗时较长，且产品质量会受影响或可能报废。

动力总成数控加工中心：

数控机床、输送设备、装配线和测试平台，昂贵而复杂的设备停机需要重新设置机床参数，并会报废工件、损坏刀具、流水线停产、待工等。

03

暂降对扶梯的影响

变频器是实现自动扶梯节能和速度调节的关键环节，对电压暂降非常敏感。自身设置的交流欠压保护、直流欠压保护、过流保护和速度保护等保护策略，发生暂降后会导致：

1.将闭锁变频器，使得牵引电机失去电源；

2. 启用机械制动，使得扶梯抱闸减速停梯。

3.当扶梯上有乘客时，乘客将由于惯性作用摔落，从而导致人员受伤情况。

案例

某军工企业，主要生产军工精密设备的电路板，本次动态电压恢复器保护的生产设备为投影光刻机，光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序，整套设备对环境、生产工艺等都要求非常严格。当发生暂降时，设备停机，生产中的晶圆等材料全部报废，投影光刻机的一些组件也会也会损坏。

应用效果

关于英博电气

北京英博电气股份有限公司（简称“英博电气”）成立于2004年3月，是中外合资的高新技术企业。英博电气历经多年发展，已成为集电力技术研发、设备制造、工程服务为一体的科技型企业。多年来，英博电气以“关注未来、领先一步”为企业理念，立足于前景广阔、技术创新度高的电力电子行业，向用户提供相关元器件、功能模块及成套装置等电能质量治理设备的同时，致力于为电力用户提供定制化的电能质量解决方案。通过提高电气设备的用电效率、降低电能损耗、保障用电安全、延长设备使用寿命，公司将竭尽所能让电力用户享有绿色安全的电能。如需进一步数据，请访问英博电气网站：www.in-power.net