電壓偏移對負荷運行影響分析及解決方法

趙榮妹

摘要：電壓偏移直接影響負荷的正常運行，分析電壓偏移對不同類型負荷的運行影響及產生的原因，采取合理的方法減小電壓偏移的量值，可提高電網的供電質量及為負荷的正常運行提供客觀依據。

關鍵詞：低壓電網；電壓偏移；運行影響；解決方法

0引言

用電負荷位于電力網的末端，企業電力網是低壓用電負荷集中的地方，電壓等級低、負荷電流大、電網電壓損失大，負荷端電壓偏移量超過允許值時負荷將不能正常運行。實際中要使負荷端電壓恒定不變等于額定電壓是非常困難的，因此，為了保證負荷的正常運行，不同類型用電負荷端電壓偏移量的允許不同。對企業電網的終端用電負荷，端電壓基本是低于額定電壓，低于額定電壓允許值的實際電壓負荷將不能正常運行、甚至造成負荷損壞。分析電壓偏移對負荷的運行影響及電壓偏移產生原因，采取合理的方法減小電壓偏移量，可為負荷正常運行及提高電網供電質量提供客觀依據。

1電壓偏移及產生的原因

1.1電壓偏移。電壓偏移又叫電壓偏差，定義為電氣設備端實際電壓值與電氣設備額定電壓值之差；電壓偏移量值相對額定電壓的百分數值稱為“電壓偏移”百分數，即

式中U——用電負荷端實際電壓；

UN——用電負荷額定電壓。

1.2電壓偏移產生的原因。一是多個企業共用一回路高壓輸電線路、線路負荷大、企業距區域降壓站較遠、輸電線路導線截面偏小等原因，使企業電源線路電壓降大于規定允許值，造成企業電源電壓長期偏低；二是低壓電網供電路線、導線截面選擇不合理，實際值與計算值誤差較大而電網電壓降大于規定允許值；三是低壓電網補償功率因數的電容器集中安裝在變電所低壓配電室，低壓電網輸電線路中無功電流大而線路電壓降大于允許值。

2電壓偏移對負荷運行影響分析

2.1電壓偏移對異步電動機運行影響分析。異步電動機的輸出轉矩正比電磁轉距，電磁轉矩正比電動機端電壓的平方。異步電動機電磁轉矩表達式

式中U₁——電動機定子相電壓（v）；

f₁——電源角頻率（HZ）；

r₁——電動機定子繞組相電阻（Ω）；

r'₂——轉子繞組相電阻折算到定子的電阻值（Ω）；

x₁——定子繞組漏抗（Ω）；

x'₂₀——轉子轉動時轉子漏磁電抗折算到定子（Ω）；

p——施轉磁場的磁極對數；

S——異步電動機轉差率；

m₁——定子繞組相數。

上式中S=S_N時，M=MN轉矩為額定轉矩；S=S_m時，M=M_m轉距為最大轉矩；S=1時，M=M_st轉距為起動轉矩。當p、m₁、ω₁、r₁、r'₂、x₁、x'₂₀為常數時，轉矩M_N、M_m、M_st正比U₁的平方。電動機的轉矩隨著端電壓的降低而減小，如端電壓低于額定電壓10%，轉矩為額定轉矩的81%；端電壓低于額定電壓20%，轉矩為額定轉矩的64%。過低的電壓電動機將不能起動，運轉中的電動機將過負荷運行、轉速降低電流增大，若不及時停機，將燒損電動機。

2.2對電熱源的影響用于升溫的電熱源產生的熱量、加熱系數、溫度與端電壓的關系為：

電熱設備產生的熱量：Q=I²Rt∝U²

電熱設備的加熱系數：K_k∝I²∝U²

電熱設備的運行溫度：θ∝K_k∝U²

式中U——電執設備端電壓；R——電熱設備電阻值。

電熱源設備產生的熱量、加熱系數、溫度等正比電熱設備端電壓平方。當電熱設備端電壓低于額定電壓10%時，溫度為額定溫度的81%；電壓低于額定電壓20%時，溫度為額定溫度的64%。過低的電壓電熱源的溫度達不到規定溫度。

2.3對電光源的影響。用于照明的電光源按發光機理分為熱輻射光源和氣體放電光源兩種。端電壓的變化引起光通量、功率、使用壽命、啟動電流等參數變化，規定熱輻射光源電壓偏移不宜大于±2.5%，氣體放電光源電壓偏移不宜大于±5%。如電壓偏移對白熾燈的影響，當端電壓低于額定電壓10%時，使用壽命延長2-3倍，發光率下降30%以上，燈光明顯變暗，亮度降低，嚴重影響人的視力健康及降低工作效率。

3解決方法

根據變電所低壓配電室電壓測量值、負荷端電壓測量值分析產生電壓偏移的主要原因，確定解決的方法。

變電所低壓配電室電壓測量值低于電網額定電壓值、負荷端電壓測量值偏移量大于允許值，產生電壓偏移主要原因是變電所電源電壓偏低而使變壓器二次側電壓低于額定電壓，使負荷端電壓偏移量大于允許值。減小負荷端電壓偏移量的方法可將變壓器的分接開關換接到5%分接頭。調整變壓器分接開關后距變壓器較近負荷端電壓不得高于額定電壓的+5%。

變電所低壓配電室電壓測量值高于或等于電網額定電壓值，負荷端電壓偏移量大于允許值，產生電壓偏移的主要原因是輸電線路導線截面偏小，電網電壓損失大于允許值，使負荷端電壓偏移量大于允許值。減小電壓偏移量可通過對低壓電網輸電線路電壓損失進行計算，合理選擇導線截面，確保電網運行滿足：

①負荷正常運行時端電壓U不得低于額定電壓U_N的0.95倍，即電網實際電壓損失△U應小于電網允許電壓損失△U_Y。380V電網允許電壓損失為39V，660V電網允許電壓損失為66V。

低壓電網允許電壓損失△U_Y=U_2NT-0.95U_N

低壓電網實際電壓損失△U=△U_T+△U_sm+△U_bL

式中U_2NT——變壓器二次側額定電壓，（V）；

U_N——電網額定電壓，（v）；

△U_T——壓器內部電壓損失，（V）；

U_sm——干線電壓損，（V）；

△U_bL——支線電壓損失，（V）。

②電動機負荷起動時端電壓U不得低于電動機的允許最小起動電壓U_st·min，即

式中K——生產機械所需最小起動轉矩倍數；

α——電動機額定電壓起動轉矩M_st·N與電動機額定轉矩M_N之比；

U_N——電動機額定電壓，（V）。

對功率因數低、運行平穩、長期運行的大容量負荷輸電線路，變電所低壓配電室電壓測量值高于或等于電網額定電壓值，負荷端電壓偏移量大于允許值。減小負荷端電壓偏移量的方法，首先考慮采用單獨就地補償提高負荷功率因數減小電壓偏移量；提高功率因數電壓偏移量不能滿足要求，再考慮增大電網導線截面減小電壓偏移量。

4結語

變電所電源電壓長期低于額定電壓時，可將變壓器的分接開關換接到5%的分接頭；低壓電網電壓損失大于允許值時，根椐電網允許電壓損失重新計算選擇導線截面，確保負荷正常運行時端電壓不得低于額定電壓的0.95倍，最大負荷起動時端電壓滿足最小起動電壓要求；對功率因數低、運行平穩、長期運行的大容量負荷端電壓偏移量大于允許值時，首先考慮采用單獨就地補償提高負荷功率因數減小電壓偏移量，其次再考慮增大電網導線截面減小電壓偏移量。