电压偏移对负荷运行影响分析及解决方法

赵荣妹

摘要：电压偏移直接影响负荷的正常运行，分析电压偏移对不同类型负荷的运行影响及产生的原因，采取合理的方法减小电压偏移的量值，可提高电网的供电质量及为负荷的正常运行提供客观依据。

关键词：低压电网；电压偏移；运行影响；解决方法

0引言

用电负荷位于电力网的末端，企业电力网是低压用电负荷集中的地方，电压等级低、负荷电流大、电网电压损失大，负荷端电压偏移量超过允许值时负荷将不能正常运行。实际中要使负荷端电压恒定不变等于额定电压是非常困难的，因此，为了保证负荷的正常运行，不同类型用电负荷端电压偏移量的允许不同。对企业电网的终端用电负荷，端电压基本是低于额定电压，低于额定电压允许值的实际电压负荷将不能正常运行、甚至造成负荷损坏。分析电压偏移对负荷的运行影响及电压偏移产生原因，采取合理的方法减小电压偏移量，可为负荷正常运行及提高电网供电質量提供客观依据。

1电压偏移及产生的原因

1.1电压偏移。电压偏移又叫电压偏差，定义为电气设备端实际电压值与电气设备额定电压值之差；电压偏移量值相对额定电压的百分数值称为“电压偏移”百分数，即

式中U——用电负荷端实际电压；

UN——用电负荷额定电压。

1.2电压偏移产生的原因。一是多个企业共用一回路高压输电线路、线路负荷大、企业距区域降压站较远、输电线路导线截面偏小等原因，使企业电源线路电压降大于规定允许值，造成企业电源电压长期偏低；二是低压电网供电路线、导线截面选择不合理，实际值与计算值误差较大而电网电压降大于规定允许值；三是低压电网补偿功率因数的电容器集中安装在变电所低压配电室，低压电网输电线路中无功电流大而线路电压降大于允许值。

2电压偏移对负荷运行影响分析

2.1电压偏移对异步电动机运行影响分析。异步电动机的输出转矩正比电磁转距，电磁转矩正比电动机端电压的平方。异步电动机电磁转矩表达式

式中U₁——电动机定子相电压（v）；

f₁——电源角频率（HZ）；

r₁——电动机定子绕组相电阻（Ω）；

r'₂——转子绕组相电阻折算到定子的电阻值（Ω）；

x₁——定子绕组漏抗（Ω）；

x'₂₀——转子转动时转子漏磁电抗折算到定子（Ω）；

p——施转磁场的磁极对数；

S——异步电动机转差率；

m₁——定子绕组相数。

上式中S=S_N时，M=MN转矩为额定转矩；S=S_m时，M=M_m转距为最大转矩；S=1时，M=M_st转距为起动转矩。当p、m₁、ω₁、r₁、r'₂、x₁、x'₂₀为常数时，转矩M_N、M_m、M_st正比U₁的平方。电动机的转矩随着端电压的降低而减小，如端电压低于额定电压10%，转矩为额定转矩的81%；端电压低于额定电压20%，转矩为额定转矩的64%。过低的电压电动机将不能起动，运转中的电动机将过负荷运行、转速降低电流增大，若不及时停机，将烧损电动机。

2.2对电热源的影响用于升温的电热源产生的热量、加热系数、温度与端电压的关系为：

电热设备产生的热量：Q=I²Rt∝U²

电热设备的加热系数：K_k∝I²∝U²

电热设备的运行温度：θ∝K_k∝U²

式中U——电执设备端电压；R——电热设备电阻值。

电热源设备产生的热量、加热系数、温度等正比电热设备端电压平方。当电热设备端电压低于额定电压10%时，温度为额定温度的81%；电压低于额定电压20%时，温度为额定温度的64%。过低的电压电热源的温度达不到规定温度。

2.3对电光源的影响。用于照明的电光源按发光机理分为热辐射光源和气体放电光源两种。端电压的变化引起光通量、功率、使用寿命、启动电流等参数变化，规定热辐射光源电压偏移不宜大于±2.5%，气体放电光源电压偏移不宜大于±5%。如电压偏移对白炽灯的影响，当端电压低于额定电压10%时，使用寿命延长2-3倍，发光率下降30%以上，灯光明显变暗，亮度降低，严重影响人的视力健康及降低工作效率。

3解决方法

根据变电所低压配电室电压测量值、负荷端电压测量值分析产生电压偏移的主要原因，确定解决的方法。

变电所低压配电室电压测量值低于电网额定电压值、负荷端电压测量值偏移量大于允许值，产生电压偏移主要原因是变电所电源电压偏低而使变压器二次侧电压低于额定电压，使负荷端电压偏移量大于允许值。减小负荷端电压偏移量的方法可将变压器的分接开关换接到5%分接头。调整变压器分接开关后距变压器较近负荷端电压不得高于额定电压的+5%。

变电所低压配电室电压测量值高于或等于电网额定电压值，负荷端电压偏移量大于允许值，产生电压偏移的主要原因是输电线路导线截面偏小，电网电压损失大于允许值，使负荷端电压偏移量大于允许值。减小电压偏移量可通过对低压电网输电线路电压损失进行计算，合理选择导线截面，确保电网运行满足：

①负荷正常运行时端电压U不得低于额定电压U_N的0.95倍，即电网实际电压损失△U应小于电网允许电压损失△U_Y。380V电网允许电压损失为39V，660V电网允许电压损失为66V。

低压电网允许电压损失△U_Y=U_2NT-0.95U_N

低压电网实际电压损失△U=△U_T+△U_sm+△U_bL

式中U_2NT——变压器二次侧额定电压，（V）；

U_N——电网额定电压，（v）；

△U_T——压器内部电压损失，（V）；

U_sm——干线电压损，（V）；

△U_bL——支线电压损失，（V）。

②电动机负荷起动时端电压U不得低于电动机的允许最小起动电压U_st·min，即

式中K——生产机械所需最小起动转矩倍数；

α——电动机额定电压起动转矩M_st·N与电动机额定转矩M_N之比；

U_N——电动机额定电压，（V）。

对功率因数低、运行平稳、长期运行的大容量负荷输电线路，变电所低压配电室电压测量值高于或等于电网额定电压值，负荷端电压偏移量大于允许值。减小负荷端电压偏移量的方法，首先考虑采用单独就地补偿提高负荷功率因数减小电压偏移量；提高功率因数电压偏移量不能满足要求，再考虑增大电网导线截面减小电压偏移量。

4结语

变电所电源电压长期低于额定电压时，可将变压器的分接开关换接到5%的分接头；低压电网电压损失大于允许值时，根椐电网允许电压损失重新计算选择导线截面，确保负荷正常运行时端电压不得低于额定电压的0.95倍，最大负荷起动时端电压满足最小起动电压要求；对功率因数低、运行平稳、长期运行的大容量负荷端电压偏移量大于允许值时，首先考虑采用单独就地补偿提高负荷功率因数减小电压偏移量，其次再考虑增大电网导线截面减小电压偏移量。