拿我們熟悉的場(chǎng)景為例：生產(chǎn)制造過程已啟動(dòng)，正常運(yùn)行，生產(chǎn)的產(chǎn)品沒有瑕疵，持續(xù)數(shù)天或數(shù)周后，報(bào)警指示燈閃爍（也可能不閃爍），生產(chǎn)中斷……中斷可能持續(xù)數(shù)小時(shí)。必須對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行清潔和重置。生產(chǎn)過程中已經(jīng)使用的材料很可能無法使用。生產(chǎn)調(diào)度受到影響，時(shí)間浪費(fèi)了，產(chǎn)品報(bào)廢了，資金也損失了。

發(fā)生什么事了？許多人可能會(huì)認(rèn)為電氣事件是一次電力浪涌、停電或短暫的電力事故，這是含糊不清的術(shù)語。在電力工業(yè)中，有關(guān)于瞬間完全失去電壓或瞬間電壓下降的精確定義是——中斷或電壓驟降。圖1說明了這兩者在影響程度上的差異。

圖1 ：電壓驟降與電壓中斷的比較。藍(lán)色陰影區(qū)域代表電壓驟降幅度：額定電壓的90％至10％ ；而紅色區(qū)域代表電壓中斷：額定電壓的10％及以下。本文圖片來源：EPRI

電壓驟降和中斷的區(qū)別

當(dāng)系統(tǒng)所提供的電壓短暫下降到額定電壓的90％以下時(shí)（例如，藍(lán)色區(qū)域，對(duì)于120V的系統(tǒng)而言就是108V），就是電壓驟降。如果電壓降至額定值的10％或以下（紅色區(qū)域，對(duì)于120V的系統(tǒng)而言就是12V），則發(fā)生電力中斷。美國(guó)電力研究院（EPRI）的研究顯示：幾乎所有的電壓驟降，持續(xù)時(shí)間都在1秒以內(nèi)——大多數(shù)在0.5秒之內(nèi)，并且在大多數(shù)情況下，下降幅度都超過額定電壓的50％。

電壓驟降具有一定的幅度——剩余電壓為額定電壓的多少，以及電壓驟降持續(xù)的時(shí)間。圖2顯示了60Hz的三相電壓波形和測(cè)得的均方根（RMS）電壓曲線。在上面的圖中，藍(lán)線的“通道1”，代表A相（其它的則為B相和C相），顯示了比1個(gè)周期稍長(zhǎng)（60Hz時(shí)，每秒60個(gè)周期）的波形抖動(dòng)。在下面的圖中，在很短的時(shí)間間隔內(nèi)，電壓最低下降至約為額定電壓的25％，即68V左右。整個(gè)事件發(fā)生在0.04秒以內(nèi)。

圖2：電壓波形和RMS值隨時(shí)間的變化：配電系統(tǒng)中的瞬時(shí)短路，會(huì)導(dǎo)致電壓瞬降。

風(fēng)暴以及動(dòng)物對(duì)地面電氣系統(tǒng)的破壞，是造成電力中斷和電壓驟降事件的常見原因。連接到變電站變壓器二次側(cè)的多個(gè)配電饋線電路，有點(diǎn)類似于一只手（變壓器二次側(cè)）和伸出的手指（配電饋線電路）。這些分配電路（手指）可能會(huì)延伸數(shù)十英里。如果樹枝碰到其中一個(gè)饋線（在暴風(fēng)雨中很可能發(fā)生這種情況），則該饋線可能會(huì)在單相或多相對(duì)地之間、或兩相之間出現(xiàn)短路（稱為故障）。連接到該變電站變壓器二次側(cè)（手）的所有其它饋線（手指），也將會(huì)經(jīng)歷電壓驟降，根據(jù)實(shí)際情況的不同，可能會(huì)下降到額定電壓的10％以下。

短路饋線上的斷路器可能會(huì)動(dòng)作以中斷故障，從而斷開下游負(fù)載，這就是服務(wù)中斷。但是，一旦受影響?zhàn)伨€上的斷路器斷開，則其它饋線上的電壓驟降就會(huì)終止。無論程度如何，電壓驟降都可能非常短暫。根據(jù)所設(shè)置的斷路器重新連接特性以及故障的性質(zhì)，故障饋線上的中斷也可能是短暫的。

為什么電壓驟降對(duì)工業(yè)設(shè)備而言是一個(gè)問題，為什么工業(yè)控件對(duì)電壓驟降敏感？

工業(yè)控件的固有敏感性

在美國(guó)，大多數(shù)電氣設(shè)備都設(shè)計(jì)為可以在為額定電壓±10％的穩(wěn)態(tài)電壓下工作。因此，假定工作電壓是恒定的（盡管有時(shí)不太恒定的）。在美國(guó)，很久以來工業(yè)控制被設(shè)計(jì)為120V交流電壓。

圖3顯示了一個(gè)示例，其中的壓降控制電源變壓器（CPT）的相間連接。在控制電路內(nèi)，是一個(gè)緊急切斷電路（EMO），帶有一個(gè)交流先導(dǎo)繼電器，向主接觸器線圈提供120V電壓，進(jìn)而為過程提供電源。交流控件通常不存儲(chǔ)能量。交流電壓以60Hz的頻率，每秒變?yōu)榱?20次。因此，在電壓驟降期間，也沒有什么可以防止控制電壓下降。當(dāng)控件停止運(yùn)行時(shí)，該過程停止。

圖3：典型的交流控制示意圖：控制電源變壓器（CPT）為繼電器、接觸器、PLC電源和I/O等控制組件供電?？赡苓€有其它組件，例如直流電源和變速驅(qū)動(dòng)器（ASD）。

由于控制組件很敏感，容易受到電壓驟降影響，所以一旦發(fā)生控制就會(huì)停止。只需一個(gè)即可使過程停止。在上述情況下，交流先導(dǎo)繼電器，通常在額定電壓的70％處打開，與足夠低電壓具有相同的效果，就像有人按下了緊急停機(jī)按鈕一樣。

其它可能的敏感組件，包括但不限于可編程邏輯控制器（PLC）電源（或其它直流電源）、I/O、變速驅(qū)動(dòng)器和其它接觸器。在設(shè)備內(nèi)部有多個(gè)過程時(shí)，特定控制電路可以從不同階段開始供電。根據(jù)電壓驟降發(fā)生階段的不同，過程可能會(huì)在不同時(shí)點(diǎn)停止。

過程控制中的有些部件，對(duì)電源電壓的瞬時(shí)降低，具有固有的敏感性，正是它們導(dǎo)致了工業(yè)過程對(duì)電能質(zhì)量事件非常敏感。這些電壓瞬降，通常是由地上配電系統(tǒng)事件引起的，這些事件會(huì)造成地對(duì)地或相間短路。了解過程對(duì)電壓驟降的敏感性問題的根源，對(duì)于確定該問題的可能解決方案很重要。

提升電能質(zhì)量

解決電能質(zhì)量問題，有助于企業(yè)增加正常運(yùn)行時(shí)間，提升生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的可靠性。下面是提升電能質(zhì)量的幾個(gè)建議：

●了解您的電能質(zhì)量環(huán)境，制定適合您情況的解決方案；

●不要假設(shè)需要使用基于電池的不間斷電源系統(tǒng)；

●避免在控件中使用敏感的交流組件；

●使用符合IEEE1668或SEMIF47的基于交流或直流的控件來嵌入魯棒性；

●在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置中配置電壓過渡。 （作者：Mark Stephens）
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