我给题主说说吧。
先说答案:题主问题的专业术语叫做电压凹陷或者电压暂降,是供配电技术中的重点关注内容。电压凹陷期间旋转电机会向电源(电力变压器)回馈电流。如果电压凹陷是因为短路产生的,则电机的回馈电流会增加短路电流的数值,故在供配电技术中,计算和配套线路保护装置(断路器和熔断器)时,必须把供配电系统中最大功率电机的回馈电流因素给考虑进去。
一个国家的供配电系统一般都是独立的,不可能采取全世界通行供电方式。拔充电器插头引起电脑瞬间失压,与全世界停电 0.1 秒有何关系?
以下我们对供配电系统中的瞬态失压或者电压凹陷来展开讨论,我们这就开始。
1.百度百科上关于电压凹陷及电压暂降的定义
题主问题所对应的专业名词叫做电压凹陷或者电压暂降,也就是发生瞬态失压或者瞬态欠压。电压凹陷问题是供配电技术中的重点问题,在专业技术杂志中每年都有 N 多论文,在技术手册中也有专门的内容来探讨。
我们首先看百度百科给出的定义:


我们看到,不管是电压凹陷还是电压暂降,都有明确的定义,而且两者差不多。我们注意到电压暂降的时间长度,是 10 毫秒(ms)到 1 分钟。题主在问题主题中定义的时间长度 0.1 秒,显然包括在内。
2.当出现电压凹陷或者电压暂降后,供配电系统会发生什么现象?(1)电压凹陷(电压暂降)出现在居民小区配电系统中
对于居家配电系统,如果电压凹陷的时间在 1 秒以内,应当不会有太大的影响。超过 1 秒,且电压低于 50%额定电压,则部分电器将无法恢复,必须人工去重新启动,例如题主所说的 PC 电脑重启就是典型代表之一。需要说明,笔记本电脑因为有内部电池供电,故不会发生电压暂降或者失压重启。
对于瞬间停电,我做过测试,我把我家配电箱主开关迅速拉闸再合闸,断电时间大约为 2 秒,通电后冰箱和热水器保持原状态,电磁炉会关闭,电视会自动开机,路由器则要等一会儿才能恢复正常,其它遥控电器例如电风扇等则会停机。
最讨厌的是小区和办公室的电梯。如果运行中的电梯遇见电压凹陷,一般的电梯影响不大,但老旧电梯就不好说了。
我上班在电梯里遇见过电压凹陷,感觉电梯突然停了,电梯内的灯光也暗了,周围的同事们发出恐怖的“啊”声。“啊”声未落,灯又亮了,过了一会儿(大约几秒钟,时间显得特别长)电梯又动了,但停在最近的楼层,大家如同逃命一般冲出电梯轿厢,走楼梯到工作楼层。我如释重负般随他们离开,心里一阵释然和后怕。说实话,被电梯关住的感觉真的很不好。
事后公司行政部门告诉我,单位所在的火炬高科园区某单位的大型铝箔压轧机发生故障,造成中压供电线路断路器跳闸,引起瞬间电压凹陷。
(2)电压凹陷(电压暂降)出现在生产企业
在我授课的《发电厂电气部分》中以及《工业与民用配电设计手册》第四版中我们可以看到,企业单位发生电压暂降后电机因为失压造成转速下降,当转速下降到一定程度后电压又恢复了,电机的转矩突然加大并对被拖动负载产生转矩冲击。如果负载承受得起则没有问题,例如水泵和风机等等;如果负载承受不起,则必然会带来设备损坏的后果。这还不算,电压凹陷恢复后,大量的电机都迅速加速,电流加大,对电网产生了冲击,造成电压跌落。
我们知道,电机的转矩 M 与电压 U 的平方成正比。电机在额定电压 Un 下运行时,其最大转矩
约为额定转矩
的两倍。当电压下降后,电机转矩也急剧下降。如果电压下降到 70%Un,则最大转矩与额定转矩之比
,电机受到负载转矩的制动作用进入惰行状态,直至停止运行。我们把惰行状态的电压叫做临界电压 Ucr,注意到此时的电机最大转矩
等于负载转矩
,且有:
,由此得到:
,式 1
由式 1 可以绘制出下图:

图 3 在《发电厂电气部分》和《工业与民用配电设计手册》第四版中都可以看到。
由于电机最大转矩 Mmax 为 1.8 到 2.4 之间,故临界电压 Ucr 为 0.64 到 0.75,也即电压下降到额定电压的 64%到 75%时,电机就开始惰行,故规范规定供电电压最低允许值是 70%Un。考虑到负载转矩
具有旋转惯性,得到下表:

注意:图 4 所给的电压就是电压凹陷的最低电压值,对于低压系统是 55%额定电压。
我曾经经历过一次较长时间的电压凹陷。那是在偏远地区的一家运输公司的车队,当一台较大功率压缩机起动时,连照明灯都瞬间熄灭然后再恢复。询问车队工作人员,说他们的电力变压器容量才 630kVA,正值下班时刻家家户户都用电炉做饭,再加上水泵房、锅炉房和各家各户的照明耗电,这台 55kW 的压缩机起动当然就困难了。电压凹陷的时间长度持续了大约十几秒,直到压缩机起动完成。据说,这家车队向当地供电公司反映了多次,但始终得不到解决。
国家标准和行业规范中规定了电压凹陷的时间长度是 200 毫秒。若电压凹陷的时间短于 200 毫秒则不必采取什么措施;若电压凹陷的时间长于 200 毫秒,则会带来许多问题,此时电机必须停机重起。
注意 1:对于有大批电机的生产企业,即便是电机停机后再起动,也必须分组起动,否则会使得电网电压大幅度跌落。可见无论是电机的自启动,还是电机停机重起,这里都很有讲究,必须在事先的设计阶段就确定重起规则,并输入给电机保护装置自动执行。若任意重起,造成配电网电压跌落的可能性很大。
(3)电压凹陷(电压暂降)出现在写字楼
在写字楼出现电压凹陷,照明回路会受影响,中央空调受到的影响不是很大,但最可怕的是电梯。前面已经说过我的个人体验,有点恐怖。
目前高档写字楼的电梯配电系统均配有应急电池组,以及自动平层功能。发生电压凹陷或者停电后,电梯会停靠在最近的一个楼层,避免关人。我遇见的应当就是这种情况。但一般小区的电梯就没有此功能了,必须要让专业技术人员来解救被关人员。
(4)电压凹陷(电压暂降)带来的过电压问题
伴随着电压凹陷,往往会有大幅度的电流波动。我们知道,感性负载存在反向电动势,其值为
,也就是说,感性负载产生的反向电动势与电流对时间的变化率成正比。可见,一旦出现电压凹陷,若系统中电动机和变压器类的负载较多,就会产生瞬态过电压,危害系统中所有电器的安全运行。并且,电压凹陷的电压幅值越低,时间越短,瞬态过电压就越强烈,其极限值甚至可达电源电压的三倍。
对于计算机、服务器和路由器之类的电器,瞬态过电压产生的影响很大,甚至会造成设备损坏。对于照明负载,电压恢复后会出现瞬态强光闪烁,这就是瞬态过电压的影响。为此,可以与雷电过电压的抑制结合起来,配套 SPD 电涌抑制器来防止瞬态过电压。
3.对电压凹陷(电压暂降)的对策
国家标准规定,用电负荷分为三类。一类负荷停电后会造成人身伤害、重大经济和政治损失,二类负荷停电后会造成经济损失,三类负荷停电后不会造成任何损失。
对于一般的企事业单位,供电一般是双路的,一路发生问题后另一路供电立刻通过备自投操作把电能加载到母线上,确保供电的连续性,但备自投操作时会有数秒的停电间隙。如果两路供电均发生问题,则系统就进入到真正的停电了。对于高档写字楼,以及重要单位,例如机场空管、银行计算机中心和移动基站,还有化工厂,此时就会启动自备发电机供电,或者大功率的 UPS 机组。
下图是医院的低压供配电系统图:

图 5 的右侧我们看到了手术中心,这里就配套了自备发电机。一旦发生市电供电中断或者严重电压凹陷,就会切除市电供电采用自备发电机供电。等市电恢复后,先采取发电机与市电同期调整,当两者的相位、电压等参数一致后,合上市电供电断路器,让市电和发电机短暂并列,然后切除发电机并停机。此后,系统就由市电供电。
我们再看下图:

图 6 中,电压发生凹陷的前后,均由在线式 UPS 供电。因为 UPS 内部有电池,且配套 DC/AC 的转换器(直流 / 交流供电转换器),故图 6 的负载侧必然都是不允许停电的重要负荷。
图 6 所示的供电方式,在空管中心、银行数据中心、移动基站中很常见。
4.对题主问题的解析和结论
题主的问题说明是:“问这问题的灵感来源于我办公室的破插板,每次插拔手机充电器都会断一瞬间的电,导致我电脑重启”。
我认为插拔手机充电器不会引起电脑重启,题主的问题应当是充电器和电脑(PC 机)插在同一个插座上,拔出充电器时引起电脑插座接触插片瞬间断开,引起电脑失压。
至于电压凹陷,一般都是大功率电机起动,或者发生重大电气事故(例如严重短路)造成的。短时的电压凹陷会引起照明闪烁,较长的电压凹陷则会引起用电设备停机,出现电机自启动现象,这里就不重复说明了。
可见,电压凹陷(电压暂降)和电机自启动,里面的知识和应对技术措施还是不少的,应当引起电气工作者们的关注。
回答完毕。