电压骤降概论-台达.pdfVIP

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。 新竹科學園區內之高科技產業電力用戶，其生產流程採用甚多對電力供應品質敏感性高的 微電腦自動控制設備及電力電子控制式的廠務設備，並採行連續生產方式，更由於其每度電力 的產值高居各行業之冠，製程一旦中斷將蒙受極大的損失，因此對電力供應之可靠度與電源品 質有較嚴格的要求[2-3 ]，在SEMI F47-0200 （Semiconductor Equipment and Materials International, SEMI ）中規定半導體製程設備對電壓驟降的耐受時間在電壓為 50%標稱值時為 0.05秒至 0.2秒、0.2秒至 0.5秒間的容許電壓為標稱值之 70%、0.5秒至 1.0秒之容許電壓為 80%標稱電壓值[4]。表 1 中列出 83 至 87 年間園區附近台電系統發生電壓驟降與停電次數之統 計值[3]，表 2 中列出 83 年至 87 年間台電供電系統發生電壓驟降之最大降幅與其持續時間 [3]，近幾次供電事故之原因則列於表 3 中，由上述資料可知電壓驟降與斷電的發生皆無法完全 避免，且大部份是由自然環境因素引起，因此有必要加強整體供電環境的可靠度與加裝改善設 備維持電源品質的穩定性，目前電力系統面之解決方案包括特高壓地下環路工程、供電方式由 一進一出改為二進二出、增加區域發電量形成較獨立的供電系統等，用戶面的因應對策將在本 文最後一節作概念性的介紹。 本文之第二節將先說明電壓驟降之定義及如何表示其特性，第三節則說明由 ITIC （Information Technology Industry Council ）所發表有關 120 伏特 60 Hz 之資訊設備 （Information Technology Equipment, ITE ）所能承受之電壓驟降耐受能力 ITI（CBEMA）曲 線，此曲線已被公認為規範電力設備電壓驟降耐受能力及評估系統電壓驟降的起點，在第四節 中將介紹用戶端的電壓驟降防制對策，包括不斷電系統（UPS ）、動態電壓恢復設備 （Dynamic Voltage Restorer, DVR ），靜態電壓調整變壓器（Static Voltage Regulator, SVR ）、靜態轉供開關（Static Transfer Switch, STS ）及動態式柴油引擎不斷電系統（Diesel UPS ）等設備。 發生原因 電壓降 故