對電力工程師而言，最重要的任務就是保持電網電壓穩定，舉例來說：電力送到你家的插座就是要110V，最好不要有太大起伏波動。在維持電壓穩定供應之下，才額外衍伸出其餘電力品質相關議題。這篇文章要來說明什麼是電壓驟降。
在電力系統中，「穩定供電」是理所當然的基本需求，但實際運作中卻常常面臨各種干擾，其中「電壓驟降（Voltage Sag）」就是讓眾多工程師頭痛的常見問題之一。特別是在半導體、精密製造、甚至資料中心這類對電源穩定度要求極高的場所，電壓驟降的影響往往遠超預期。
為什麼電壓驟降會造成問題？
雖然「電壓沒有掉到零」，但對許多敏感設備而言，這樣的突波仍然致命。
可能影響包括：
- 自動控制系統誤動作：PLC瞬間失電，導致系統停擺。
- 馬達跳脫：驟降後保護裝置誤判為欠壓，造成跳脫。
- 資料損失：對資料中心或通訊設備來說，任何瞬斷都有可能造成封包遺失或系統異常。
- 設備壽命縮短：重複啟停會增加設備疲勞與損耗，長期下來壽命明顯縮短。
電壓驟降的成因非常多，電壓瞬間下降，而後電壓回升的任何情境，都可以統稱為電壓驟降。輸電鐵塔遭受雷擊導致事故發生，電壓瞬間下降，這也可稱為電壓驟降。電力系統的短路或接地故障，即使被保護裝置迅速切除，也會引起鄰近區域的電壓驟降。但今天我想特別聊：大型電動機啟動瞬間所導致的電壓驟降。
★首先你要先搞懂：電壓驟降 ≠ 線路電壓降★
在談電壓驟降（Voltage Sag）之前，我們必須先釐清它與「線路電壓降（Voltage Drop）」的根本差異，這兩者雖然都與「電壓變低」有關，但實際上差異極大，千萬不能混為一談。
電壓驟降是電壓瞬間短時間下降，通常持續幾毫秒到1分鐘，是暫態現象。線路電壓降是電壓因線路阻抗而長期性地偏低，是穩態特性。因此，如果你在現場看到某設備「平常電壓就偏低」，原因是線路電壓降；但若是「偶爾突然掉電，設備跳脫」，那很可能就是電壓驟降作祟。關於線路電壓降可參考以下文章：https://vocus.cc/article/6828b04ffd89780001d73858
★理解電壓驟降的定義後，再來看為何馬達啟動瞬間會導致電壓驟降。★
當感應馬達（尤其是三相鼠籠式馬達）剛開始啟動時，轉子尚未旋轉，感應電流無法建立穩定磁場，造成初始狀態下的阻抗非常低。根據歐姆定律，當阻抗接近最小值時，電流就會急遽上升。
因此，馬達啟動瞬間的電流往往是額定電流的 5 到 8 倍，甚至更高。這就是我們常說的「啟動浪湧電流（Starting Inrush Current）」。
以等效電路來看會更好理解，馬達啟動時，轉子尚未轉動，此時滑差率s=1，而磁化支路Xm 阻抗非常大，實際上啟動時幾乎沒有磁化電流，因此整體阻抗主要取決於定子與轉子的串聯阻抗。這個阻抗總值在馬達的整個運行範圍中是最低的時刻，也就是啟動時阻抗最小，導致電流最大。馬達穩定運轉後滑差率通常接近0，這時整體阻抗比啟動時大很多，所以正常運轉時電流會大幅下降，接近額定值。
因為啟動電流導致電壓驟降，在配電系統中，所有導線、變壓器本身都具備一定的阻抗（Impedance）。當突然有一台（或多台）馬達同時啟動，短時間內系統電流暴增，這些阻抗會在瞬間形成電壓降損耗（I×Z），導致供電電壓短暫降低，也就是我們觀察到的電壓驟降（Voltage Sag）。
如果你的鄰居正在使用電焊機，瞬間大電流會引起電壓驟降，因為各用戶都是吃同一個供電線路，所以會因為鄰居的電焊機使用瞬間，導致你家的電燈突然閃了一下，這就是電壓閃爍(高頻率的電壓驟降)。在工業領域裡，隔壁工廠的電弧爐，會導致同一個匯流排之用戶遭受電壓驟降，進而影響設備運轉。因此台電特別訂立電壓閃爍管制要點來限制用戶管控用電品質，避免造人他人困擾。
總結：因為馬達的超大啟動電流，導致匯流排電壓被瞬間拉低，進而導致其他設備承受短暫的低電壓。這就是電壓驟降。
電壓驟降常見解法有兩個：
- 馬達採用緩啟動，降低啟動電流。
- 串聯緩衝電抗器，限制電流瞬間上升的速度與幅度。
但最好是在系統建置前就先估算電壓驟降率，並安裝適當的設備。避免日後為了處理此問題，還要將設備解聯重新安裝硬體。
