淺談改善電壓偏差的主要措施

王慶良

摘要：電壓是電能質(zhì)量當(dāng)中最為主要的指標(biāo)，電壓偏差對低壓用電設(shè)備會產(chǎn)生極大的危害，甚至?xí)?dǎo)致低壓用電設(shè)備系統(tǒng)的失穩(wěn)定與崩潰。闡述了電壓偏差的概念及其允許值和對用電設(shè)備產(chǎn)生的影響，并且重點提出了電壓偏差的改善措施，以提高其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：電壓偏差；負(fù)荷；異步電動機(jī)；功率補(bǔ)償

前言：當(dāng)?shù)貐^(qū)電網(wǎng)和供配電系統(tǒng)的運行方式改變或所供負(fù)荷緩慢變化時，供配電系統(tǒng)各點的電壓也隨之變化，此電壓與額定電壓之差稱為電壓偏差。引起電壓偏差的原因，是由于電網(wǎng)中變化的負(fù)荷電流通過阻抗元件而造成電壓損失的變化，主要是線路和變壓器的電壓損失的變化。用電設(shè)備電壓實際值偏離額定值，將直接影響其性能，并可能造成某些損失。影響程度因偏差大小和其持續(xù)時間長短而異。那么改變電壓偏差的主要措施有：

1.就地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償及時調(diào)整無功補(bǔ)償量。無功負(fù)荷的變化在電網(wǎng)各級系統(tǒng)均產(chǎn)生電壓偏差，它是產(chǎn)生電壓偏差的根源。因此就地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償及時調(diào)整無功補(bǔ)償量，從源上解決問題，是最有效的措施，具體作法是：

（1）就地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償及時調(diào)整并聯(lián)補(bǔ)償電容器組的接入容量。接入電容后線路及變壓器電壓損失減少的數(shù)據(jù)，線路： ；變壓器： 式中 是補(bǔ)償電容器的投入容量，Kvar； ：線路的電抗； ：網(wǎng)絡(luò)額定線電壓； ：變壓器的額定容量； ：變壓器的阻抗電壓。一般企業(yè)負(fù)荷重、電壓低時，無功負(fù)荷大，需要返投入電容器進(jìn)行補(bǔ)償；反之在企業(yè)負(fù)荷輕時、電壓高時，無功負(fù)荷小，需要切除電容器。這樣就可在調(diào)節(jié)無功的同時，改善了電壓質(zhì)量。有條件時宜采用調(diào)節(jié)低壓電容器方式，以使高壓效果更顯著，還應(yīng)盡量采用按電壓或功率調(diào)整的低壓自動補(bǔ)償裝置。

（2）調(diào)整同步電動機(jī)的勵磁電流。在銘牌規(guī)定值的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整同步電動機(jī)的勵磁電流，使其超前或滯后運行，就能產(chǎn)生超前或滯后無功功率，從而達(dá)到改變網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的功率因數(shù)和調(diào)整電壓偏差的目的。

2.采用有載調(diào)壓變壓器。從總體上綜合考慮無功負(fù)荷只宜補(bǔ)償功率因數(shù)為0.9～0.95，仍有一部分變化無功負(fù)荷要電網(wǎng)供給而產(chǎn)生電壓偏差，這就需要分區(qū)采用一些有效的辦法來解決，采用有載調(diào)壓變壓器是有效而經(jīng)濟(jì)的辦法之一。對于電壓偏差大的變電所，經(jīng)過計算普通無激磁調(diào)壓變壓器不能滿足用電設(shè)備的電壓要求時，宜采用有載調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器是借助改變變比的方法達(dá)到調(diào)整電壓的目的。一般都在高壓側(cè)調(diào)抽頭，抽頭范圍視電網(wǎng)最大電壓偏差值而定。抽頭多時調(diào)壓效果好。但用于自動調(diào)壓時不宜動作過于頻繁，以免影響調(diào)壓開關(guān)壽命。有載調(diào)抽頭開關(guān)可以手動、遙控或自動控制。在110（35）KV變電所采用有載調(diào)壓變壓器，比大量采用有載調(diào)壓配電變壓器經(jīng)濟(jì)方便，應(yīng)優(yōu)先選擇。有載調(diào)壓電力變壓器不宜并聯(lián)運行。因為不能保證有載分接開關(guān)同步切換，會產(chǎn)生少量環(huán)流。有載調(diào)壓變壓器不但可使由于負(fù)荷變化而引起的電壓變化得到補(bǔ)償，而且可獲得逆調(diào)壓的效果，即在廠內(nèi)供電系統(tǒng)出現(xiàn)最大負(fù)荷，使變電所母線電壓水平過分降低時，將其電壓水平提高至規(guī)定值；當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)最小負(fù)荷，使變電所母線電壓水平過分升高時，將其電壓水平降至規(guī)定值。因此采用有載調(diào)壓變壓器后，在大多數(shù)情況下，變壓器二次側(cè)的設(shè)備、線路可以按經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行設(shè)計，不必再取改變線路參數(shù)的辦法來減少電壓偏差而增加不必要的投資。另外還應(yīng)說明：（1）系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)用有載調(diào)壓變壓器調(diào)壓范圍根據(jù)要求可為20%，一般為15%；

（2）有載調(diào)壓變壓器應(yīng)保證在負(fù)分接時變壓器溫升不超過允許值；

（3）有必要時，某些制造廠也可供應(yīng) 7級或 13級的有載調(diào)壓電力變壓器；

（4）有載調(diào)壓變壓器的容量受有載調(diào)壓開關(guān)容量的限制；

3.改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計或改變電路參數(shù)即提高配電電壓，并減少系統(tǒng)阻抗。電壓降百分?jǐn)?shù)與電壓平方成反比，比較高的配電電壓，可以減少電壓降。因此，設(shè)計供電系統(tǒng)時，從改善電壓質(zhì)量的角度出發(fā)，應(yīng)盡可能采用較高的配電電壓。電壓降是電流流經(jīng)系統(tǒng)阻抗結(jié)果，因而采用某些措施以減少系統(tǒng)阻抗，可以達(dá)到減少電壓降的目的。諸如：

（1）采用阻抗較低的電纜或封閉型導(dǎo)體代替阻抗較高的各相分開的裸導(dǎo)體；

（2）采用交織結(jié)構(gòu)的復(fù)母線排，這種結(jié)構(gòu)電壓降較低；

（3）在某些情況下，采用兩根截面較小的電纜并聯(lián)，代替一根大截面電纜，其阻抗比較低；

（4）負(fù)荷較大時，架空線路采用相分裂導(dǎo)線，其阻抗較低；

（5）采用阻抗較低的變壓器，阻抗高的變壓器可減少短路電流，但增加電壓降；

（6）盡可能縮短低壓饋電線路的長度。

4.合理選擇電力變壓器無激磁調(diào)壓抽頭電壓。普通電力變壓器只能在無激磁的條件下調(diào)換調(diào)換抽頭，一旦抽頭調(diào)定后，它將長期運行在該抽頭上。因此，由于最小和最大負(fù)荷引起的電壓總偏差，不會因抽頭位置的不同而變化。但是改變抽頭的位置，可以改變變壓器二次側(cè)的電壓水平，使最大和最小負(fù)荷時的電壓正負(fù)偏差保持在允許的范圍內(nèi)，這是最簡單最便宜的辦法。然而在改變抽頭時還應(yīng)考慮到電源電壓的偏差。改變抽頭位置時，還要考慮部分受電設(shè)備直接聯(lián)結(jié)在該變壓器二次側(cè)母線上，或者相距很近，所以一般要求在最小負(fù)荷時，變電所二次母線電壓接近而又不大于1.05倍額定電壓。變壓器無激磁調(diào)壓抽頭電壓分為兩種，應(yīng)按保證變壓器二次電壓偏差允許范圍內(nèi)，選擇其中合適的一種。所以先要根據(jù)變壓器送出負(fù)荷的大小、遠(yuǎn)近，確定最大的送出線電壓降，再確定變壓器二次電壓偏差，按此算出變壓器電壓提升值，選出調(diào)壓抽頭電壓合適的一種變壓器。最后再確定抽頭的位置。變壓器的電壓提升值，按下列近似式計算： ；其中 ：變壓器的電壓提升，指變壓器空載時，一次側(cè)線圈電源電壓運行在額定電壓，其二次側(cè)電壓與二次網(wǎng)絡(luò)額定電壓的偏差； 、 ：變壓器一次側(cè)和二次側(cè)電壓偏差，以一次側(cè)和二次側(cè)網(wǎng)絡(luò)額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示； ：帶負(fù)荷后變壓器內(nèi)部的電壓降，以二次側(cè)額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示； 值與選擇的抽頭電壓有關(guān)，常用的低壓配電變壓器調(diào)壓抽頭電壓有10（6） 5%/0.4KV和10.5（6.3） 5%、0.4KV兩種。我國無激磁調(diào)壓變壓器電壓分級范圍及級數(shù)如下：（1）容量在6300KVA及以下的高壓線圈

（2）容量在8000KVA及以上與電壓在35KV及以上的高壓線圈

（3）三線圈變壓器的中壓線圈 （電壓為121KV級的線圈無分接頭）

式中 為線路的額定電壓； 為相應(yīng)各調(diào)壓抽頭位置的工作電壓。

另外還要說明：

（1）根據(jù)負(fù)荷要求，允許將帶有5個調(diào)壓抽頭的變壓器按+2.5%，0，-2.5%，-5%，-7.5%或按0，-2.5%，-5%，-7.5%，-10%訂貨制造；3個調(diào)壓抽頭的變壓器按0，-5，-10%訂貨制造。

（2）無激磁調(diào)壓變壓器的二次側(cè)電流在-7.5%和-10%調(diào)壓抽頭時，應(yīng)較其額定電流降低2.5%和5%。

5.改變供配電系統(tǒng)的運行方式。當(dāng)工廠負(fù)荷輕時電壓就升高，此時如切斷部分輕載的變壓器，改用低壓聯(lián)絡(luò)線供電，增加變壓器和線路中的電壓損失，就可以降低用電設(shè)備的過高電壓在輕載時切斷部分變壓器，即降低了變壓器的空載損耗，又起到電壓調(diào)整的作用。切、合聯(lián)絡(luò)線或?qū)⒆儔浩鞣?、并列運行，借以改變配電系統(tǒng)的阻抗，調(diào)整電壓偏差。

結(jié)束語：綜上所述對工廠供電系統(tǒng)電壓偏移采取以上調(diào)節(jié)方法是工業(yè)企業(yè)供電、配電系統(tǒng)的有效調(diào)壓措施。改善電壓偏移，也就改善了電壓質(zhì)量，對提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，減少國民經(jīng)濟(jì)損失，降低能源消耗具有極為重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱國榮，李民族，配電變壓器晶閘管串聯(lián)調(diào)壓方法，變壓器，2002.39（7）

[2]戴曉亮，無功補(bǔ)償在電網(wǎng)中的應(yīng)用，電網(wǎng)技術(shù)，2008