電壓偏移對(duì)負(fù)荷運(yùn)行影響分析及解決方法

趙榮妹

摘要：電壓偏移直接影響負(fù)荷的正常運(yùn)行，分析電壓偏移對(duì)不同類型負(fù)荷的運(yùn)行影響及產(chǎn)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(wǎng)的供電質(zhì)量及為負(fù)荷的正常運(yùn)行提供客觀依據(jù)。

關(guān)鍵詞：低壓電網(wǎng)；電壓偏移；運(yùn)行影響；解決方法

0引言

用電負(fù)荷位于電力網(wǎng)的末端，企業(yè)電力網(wǎng)是低壓用電負(fù)荷集中的地方，電壓等級(jí)低、負(fù)荷電流大、電網(wǎng)電壓損失大，負(fù)荷端電壓偏移量超過(guò)允許值時(shí)負(fù)荷將不能正常運(yùn)行。實(shí)際中要使負(fù)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(fù)荷的正常運(yùn)行，不同類型用電負(fù)荷端電壓偏移量的允許不同。對(duì)企業(yè)電網(wǎng)的終端用電負(fù)荷，端電壓基本是低于額定電壓，低于額定電壓允許值的實(shí)際電壓負(fù)荷將不能正常運(yùn)行、甚至造成負(fù)荷損壞。分析電壓偏移對(duì)負(fù)荷的運(yùn)行影響及電壓偏移產(chǎn)生原因，采取合理的方法減小電壓偏移量，可為負(fù)荷正常運(yùn)行及提高電網(wǎng)供電質(zhì)量提供客觀依據(jù)。

1電壓偏移及產(chǎn)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(shè)備端實(shí)際電壓值與電氣設(shè)備額定電壓值之差；電壓偏移量值相對(duì)額定電壓的百分?jǐn)?shù)值稱為“電壓偏移”百分?jǐn)?shù)，即

式中U——用電負(fù)荷端實(shí)際電壓；

UN——用電負(fù)荷額定電壓。

1.2電壓偏移產(chǎn)生的原因。一是多個(gè)企業(yè)共用一回路高壓輸電線路、線路負(fù)荷大、企業(yè)距區(qū)域降壓站較遠(yuǎn)、輸電線路導(dǎo)線截面偏小等原因，使企業(yè)電源線路電壓降大于規(guī)定允許值，造成企業(yè)電源電壓長(zhǎng)期偏低；二是低壓電網(wǎng)供電路線、導(dǎo)線截面選擇不合理，實(shí)際值與計(jì)算值誤差較大而電網(wǎng)電壓降大于規(guī)定允許值；三是低壓電網(wǎng)補(bǔ)償功率因數(shù)的電容器集中安裝在變電所低壓配電室，低壓電網(wǎng)輸電線路中無(wú)功電流大而線路電壓降大于允許值。

2電壓偏移對(duì)負(fù)荷運(yùn)行影響分析

2.1電壓偏移對(duì)異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行影響分析。異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩正比電磁轉(zhuǎn)距，電磁轉(zhuǎn)矩正比電動(dòng)機(jī)端電壓的平方。異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式

式中U₁——電動(dòng)機(jī)定子相電壓（v）；

f₁——電源角頻率（HZ）；

r₁——電動(dòng)機(jī)定子繞組相電阻（Ω）；

r'₂——轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子漏磁電抗折算到定子（Ω）；

p——施轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)；

S——異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率；

m₁——定子繞組相數(shù)。

上式中S=S_N時(shí)，M=MN轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩；S=S_m時(shí)，M=M_m轉(zhuǎn)距為最大轉(zhuǎn)矩；S=1時(shí)，M=M_st轉(zhuǎn)距為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)p、m₁、ω₁、r₁、r'₂、x₁、x'₂₀為常數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)矩M_N、M_m、M_st正比U₁的平方。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨著端電壓的降低而減小，如端電壓低于額定電壓10%，轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的81%；端電壓低于額定電壓20%，轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的64%。過(guò)低的電壓電動(dòng)機(jī)將不能起動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中的電動(dòng)機(jī)將過(guò)負(fù)荷運(yùn)行、轉(zhuǎn)速降低電流增大，若不及時(shí)停機(jī)，將燒損電動(dòng)機(jī)。

2.2對(duì)電熱源的影響用于升溫的電熱源產(chǎn)生的熱量、加熱系數(shù)、溫度與端電壓的關(guān)系為：

電熱設(shè)備產(chǎn)生的熱量：Q=I²Rt∝U²

電熱設(shè)備的加熱系數(shù)：K_k∝I²∝U²

電熱設(shè)備的運(yùn)行溫度：θ∝K_k∝U²

式中U——電執(zhí)設(shè)備端電壓；R——電熱設(shè)備電阻值。

電熱源設(shè)備產(chǎn)生的熱量、加熱系數(shù)、溫度等正比電熱設(shè)備端電壓平方。當(dāng)電熱設(shè)備端電壓低于額定電壓10%時(shí)，溫度為額定溫度的81%；電壓低于額定電壓20%時(shí)，溫度為額定溫度的64%。過(guò)低的電壓電熱源的溫度達(dá)不到規(guī)定溫度。

2.3對(duì)電光源的影響。用于照明的電光源按發(fā)光機(jī)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(dòng)電流等參數(shù)變化，規(guī)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(duì)白熾燈的影響，當(dāng)端電壓低于額定電壓10%時(shí)，使用壽命延長(zhǎng)2-3倍，發(fā)光率下降30%以上，燈光明顯變暗，亮度降低，嚴(yán)重影響人的視力健康及降低工作效率。

3解決方法

根據(jù)變電所低壓配電室電壓測(cè)量值、負(fù)荷端電壓測(cè)量值分析產(chǎn)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(cè)量值低于電網(wǎng)額定電壓值、負(fù)荷端電壓測(cè)量值偏移量大于允許值，產(chǎn)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(cè)電壓低于額定電壓，使負(fù)荷端電壓偏移量大于允許值。減小負(fù)荷端電壓偏移量的方法可將變壓器的分接開(kāi)關(guān)換接到5%分接頭。調(diào)整變壓器分接開(kāi)關(guān)后距變壓器較近負(fù)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(cè)量值高于或等于電網(wǎng)額定電壓值，負(fù)荷端電壓偏移量大于允許值，產(chǎn)生電壓偏移的主要原因是輸電線路導(dǎo)線截面偏小，電網(wǎng)電壓損失大于允許值，使負(fù)荷端電壓偏移量大于允許值。減小電壓偏移量可通過(guò)對(duì)低壓電網(wǎng)輸電線路電壓損失進(jìn)行計(jì)算，合理選擇導(dǎo)線截面，確保電網(wǎng)運(yùn)行滿足：

①負(fù)荷正常運(yùn)行時(shí)端電壓U不得低于額定電壓U_N的0.95倍，即電網(wǎng)實(shí)際電壓損失△U應(yīng)小于電網(wǎng)允許電壓損失△U_Y。380V電網(wǎng)允許電壓損失為39V，660V電網(wǎng)允許電壓損失為66V。

低壓電網(wǎng)允許電壓損失△U_Y=U_2NT-0.95U_N

低壓電網(wǎng)實(shí)際電壓損失△U=△U_T+△U_sm+△U_bL

式中U_2NT——變壓器二次側(cè)額定電壓，（V）；

U_N——電網(wǎng)額定電壓，（v）；

△U_T——壓器內(nèi)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(dòng)機(jī)負(fù)荷起動(dòng)時(shí)端電壓U不得低于電動(dòng)機(jī)的允許最小起動(dòng)電壓U_st·min，即

式中K——生產(chǎn)機(jī)械所需最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)；

α——電動(dòng)機(jī)額定電壓起動(dòng)轉(zhuǎn)矩M_st·N與電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩M_N之比；

U_N——電動(dòng)機(jī)額定電壓，（V）。

對(duì)功率因數(shù)低、運(yùn)行平穩(wěn)、長(zhǎng)期運(yùn)行的大容量負(fù)荷輸電線路，變電所低壓配電室電壓測(cè)量值高于或等于電網(wǎng)額定電壓值，負(fù)荷端電壓偏移量大于允許值。減小負(fù)荷端電壓偏移量的方法，首先考慮采用單獨(dú)就地補(bǔ)償提高負(fù)荷功率因數(shù)減小電壓偏移量；提高功率因數(shù)電壓偏移量不能滿足要求，再考慮增大電網(wǎng)導(dǎo)線截面減小電壓偏移量。

4結(jié)語(yǔ)

變電所電源電壓長(zhǎng)期低于額定電壓時(shí)，可將變壓器的分接開(kāi)關(guān)換接到5%的分接頭；低壓電網(wǎng)電壓損失大于允許值時(shí)，根椐電網(wǎng)允許電壓損失重新計(jì)算選擇導(dǎo)線截面，確保負(fù)荷正常運(yùn)行時(shí)端電壓不得低于額定電壓的0.95倍，最大負(fù)荷起動(dòng)時(shí)端電壓滿足最小起動(dòng)電壓要求；對(duì)功率因數(shù)低、運(yùn)行平穩(wěn)、長(zhǎng)期運(yùn)行的大容量負(fù)荷端電壓偏移量大于允許值時(shí)，首先考慮采用單獨(dú)就地補(bǔ)償提高負(fù)荷功率因數(shù)減小電壓偏移量，其次再考慮增大電網(wǎng)導(dǎo)線截面減小電壓偏移量。