电压暂降科普（6）
传播规律
1概述
短路是引起电压暂降的主要原因。如同平静湖面投入一颗石子会激起层层涟漪，系统故障后，不仅会在离故障点最近的母线上产生暂降，还会如同水波一般，在系统内引起“暂降效果”，造成多母线电压发生不同程度的暂降，该过程就是暂降传播。
据统计，造成暂降并导致用户经受损失的电压暂降事件中，用户本线路故障仅占22%，非本地故障占78%左右。可见，用户经历的导致损失的电压暂降，多数是非本地故障引起并经电网传播的暂降事件。因此，电压暂降传播是值得关注的重要问题。
以某24节点标准系统为例。当系统内某线路故障时，多条母线发生电压暂降，暂降幅值如图1标注。可见，当系统任意一点故障时，从故障点起，电压暂降会向多条母线“传播”。通常，距离故障点越近，暂降幅值（剩余电压）越低；距离故障点越远，暂降幅值越高。如果母线距离电源点近或母线上有发电机组接入，由于电源支撑作用，暂降幅值（剩余电压）较高，母线电压暂降不严重。
图1电压暂降的传播
电压暂降的传播可分为垂直传播与水平传播。前者指从故障点往更高或更低电压等级母线传播（垂直传播），后者指在相同电压等级母线间传播（水平传播）。
2垂直传播
不同类型故障导致的电压暂降事件的三相特征不同，经变压器后，暂降特征可能改变，因此，垂直传播必须考虑变压器绕组联结方式的影响。变压器绕组有多种联结方式，典型地，可分为以下三种类型：
同类故障导致的电压暂降的三相电压幅值存在一定规律，不同类型故障导致的暂降幅值差异较大。暂降经不同类型变压器后，暂降特征可能发生变化。电压暂降ABC分类法可较好地帮助理解电压暂降经变压器后的变化规律。
ABC分类法把对称或非对称故障（三相、单相接地、两相、两相接地）导致的暂降分别定义为A、B、C、E类。四类暂降暂降经不同类型变压器后，可能产生新的暂降类型，可定义为C*、D、D*、E、F、G类。这样就存在A、B、C、C*、D、D*、E、F、G等9类暂降，相应类型的三相表达式、相量图、产生原因，如表1。
表1各类暂降的三相表达式、相量图和产生原因
电压暂降经不同连接方式的变压器后，原副边暂降类型的转换关系，如表2。
表2变压器原、副边暂降类型转换关系
电压暂降垂直传播时，由于主要考虑接入低压侧的用户可能经受的影响，通常仅考虑从变压器高压侧向低压侧的传播。另一个原因是，变压器漏抗远大于系统阻抗，低压侧故障，经变压器隔离，高压侧暂降幅值一般会提高到0.8pu以上，这是基于假设的结论。实际监测发现，低压侧发生的暂降有时也会传播到高压侧，但传播到高压侧的暂降幅值通常较高。
除变压器外，负荷三相绕组联结方式也可能影响暂降类型。
当负荷三相星型联结时，各相电压相量不变；当负荷Δ联结时，暂降相当于经类型2变压器变换，经相线电压互换，电网侧的暂降到设备侧可能变为非暂降。因此，研究系统故障引起的暂降对低压侧用户设备的影响时，需考虑暂降传播规律和负荷联结方式的影响。
3水平传播
对于辐射型配电网，在相同电压等级内电压暂降的传播，主要考虑线路对暂降幅值的影响。对某配电网10kV馈线电压暂降进行了典型分析。PCC点的电压暂降，经馈线传播后，在不同T接点上的电压幅值变化，如图2。
图2馈线上电压变化规律
从PCC点到负荷T接点，有电压降落，即：经线路传播后，T接点处电压暂降幅值（剩余电压）低于PCC母线。图2中，两个T接点的电压幅值为：
对于环网，由于相同电压等级母线并不总是直接相连，暂降传播分析较复杂。可通过短路计算，确定某电压等级母线或线路故障后，相同电压等级母线电压。计算时，先假设水平传播的暂降类型不变，再根据故障点至被评估母线的通路是否有变压器，确定水平传播的暂降类型。电网拓扑结构、元件参数等，很大程度上决定了电压暂降的水平传播特性。
4案例分析
任一电压等级内的故障，均可能导致高、中、低压母线电压暂降。进行暂降水平评估时，暂降传播特性不可忽视。国际大电网组织CIGRE电能质量工作小组C4.07汇总了不同国家或地区中的4个中压（10-36kV）、6个高压（66-154kV）和4个超高压（66-154kV）电网内的电压暂降数据，给出了不同电压等级电网中电压暂降的平均频次，如表3、4、5。
表3超高压网络电压暂降平均水平（次/年）
表4高压网络电压暂降平均水平（次/年）
表5中压网络电压暂降平均水平（次/年）
可见，超高压电网内暂降频次较低，高压和中压电网的频次较高，其中，中压网高于高压网，其原因是，超高压电网内元件故障率低，故障次数少。另一方面，超高压、高压电网内的电压暂降会传播至中压网，而中压网内的电压暂降因变压器隔离作用，较少地向上传播到高压侧，或向上传播后严重程度降低。
暂降传播系数（SagPropagationIndex，SPI）可用于量化不同电网中电压暂降的传播能力。
SPI定义为：遍历系统内所有故障点，暂降幅值低于V%的母线数与电网总母线数之比：
式中，V%为电压阈值，通常取90%、80%、70%等，可根据需要确定。
相同电压等级内，SPI较大，因为相同电压等级之间电气距离较近（无变压器），耦合度较高。而垂直传播的电压暂降，尤其是从低压向高压传播时，变压器阻抗与系统阻抗之比较大，变压器起了“隔离”作用，因此SPI较小，此外，变压器绕组连接方式导致暂降类型变化，也可能导致SPI变化。
相关阅读：
