電壓驟降概論

工業技術研究院能源與資源研究所 羅天賜
◎簡 介
電力品質(power quality)問題所描述的內涵，對電力系統而言是指供電系統提供用戶不受干擾的標準電源的能力，主要是討論責任分界點的電壓品質問題；而對用戶而言是指負載運轉時不會干擾或降低供電電源效率的能力，所關心的是負載用電電流的波形品質問題。典型的電力品質問題包括由鄰近饋線或匯流排事故所引起而持續幾個週波至幾秒的短時間電壓驟降(voltage sag or voltage dip)，或是由電容器切換及雷擊等所導致的暫態(transient)現象，其持續時間在一個週以下；而電力諧波(harmonic)與電壓閃爍(flicker)則是屬於負載端在穩態狀態下的電力品質問題[1]。
電壓驟降是指電壓有效值下降至標稱值(nominal value)的10%至90%之間，且持續0.5週波至數秒，現今的精密製程設備、微電腦資訊設備，變頻器等用電負載對電壓驟降均非常敏感，持續16ms的85%至90%電壓即可能導致工業製程設備跳機。電壓驟降與斷電(interruption)之差別在於斷電時負載與供電系統完全切離，與供電系統的可靠度(reliability)有關，而電壓驟降發生時負載仍與電源連接，對工業用戶而言，若兩者均會造成設備當機，則所產生的結果是相同的，但是電壓驟降發生的機率遠高於斷電會發生的機率。電壓驟降主要是由於電力系統輸電線遭受雷擊或發生事故後，保護電驛檢出故障及斷路器動作清除故障前之短暫時間，在鄰近之用戶所產生的電壓降低現象，故障可能發生的原因如接地故障、設備絕緣失效、動物或外物、狂風引起的線路故障等等；在電力系統中不可能完全掌握且避免故障的發生，但是可藉由系統網路的修正或加裝改善設備而減少故障發生的次數。在電業自由化之後，若供電者能提供較佳的電壓品質，相對的較具備競爭優勢，但是責任問題相形之下變得複雜許多，例如由顧客廠內發生的短路事故所引起的電壓驟降或區域內重電負載起動所造成的電壓降等所產生的改善成本問題。