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揚州冠豐電力設備有限公司
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閱讀:341發布時間:2017-1-19
電壓偏差過大影響用電設備的功能和壽命
建筑電氣同行都知道用電設備合適的輸入電壓是與配電系統標稱電壓(nominal voltage)相同值的額定電壓(rated voltage),在額定電壓規定偏差范圍內用電設備可保證其正常功能和使用壽命。
如果測量一下用電設備進線端子處的電壓,測出的往往不是其額定電壓值,而是稍偏高或偏低一些。這一偏離值被稱作電壓偏差(voltage deviation)。
建筑電氣設計規范和電氣產品標準規定只要此電壓偏差值在規定范圍內對用電設備的工作都是合適的。在我國一般用電設備的電壓偏差規定值為 ± 5 %。
當電壓偏高時,電動機將因鐵芯鐵損增大而溫度升高;電壓偏低時,電動機將因繞組銅損增大而溫度升高。而其軸功率輸出則是與輸入電壓的平方成正比的。只要電壓偏差不大于 ± 5 %,電動機仍能保證其額定軸功率輸出而不超過其允許溫升,不縮短其使用壽命。發達國家電動機因材質較優其電壓偏差規定值可達 ± 10 %。
我國有些電氣規范規定的自復式過欠壓保護非但存在自復通電時的危險性,其過電壓動作整定值為270 V,電壓正偏差高達 + 22. 7 %,大大超過 ± 5 %規定值,恐難保證用電設備的正常功能和使用壽命。
綜上所述,過大的電壓偏差將影響用電設備的功能和壽命,它是用電電能質量的一個主要指標。在建筑電氣的設計安裝中應采取措施減小電壓偏差,它被稱作電壓調整(voltage regulation)。
遺憾的是在現時我國的設計和安裝驗收中,對電壓調整沒有給予應有的重視,導致用戶在用電中一些不應有的損失。筆者對此了解不多,愿拋磚引玉,陳述一孔之見,供同行批評指正,也提請同行的重視,展開討論。
公用電網和電氣裝置產生電壓偏差的原因
電壓偏差因公用電網和用戶電氣裝置內的電壓損失等原因而產生。電壓損失的百分數值可簡單地以式 (PR+QX) / U2 來計算,式中P、Q分別為系統內的有功負荷及滯后無功負荷,R、X分別為系統內的電阻及感抗,U為電網和裝置的標稱電壓。式中QX產生電壓損失遠大于PR,所以電網和裝置內應具備充足的可調整的超前無功功率以減少式中QX產生電壓損失的影響,起到電源系統的電壓調整作用。
我國改革開放前,用電電壓偏差大,主要原因就是當時國家經濟狀況欠佳,電網和裝置缺乏超前無功功率。
10 kV配電變壓器調壓開關的電壓調整作用
用戶配電變壓器銘牌上通常有10 kV ± 5 % / 0. 4 kV之類的標志。它說明該變壓器是用于10 kV標稱電壓的電網內的,其二次側空載線電壓為400 V。為使一次側繞組的匝數與10 kV電網進線電壓水平相適應,在一次側繞組內設有在不帶電條件下調整5 % 額定電壓繞組匝數的無激磁調壓開關(以下簡稱調壓開關)。
圖1所示為星形結線一次側繞組的調壓開關的接線簡圖,3個調壓開關是聯動的:當10 kV進線電壓偏高時將開關調在 + 5 % 位置,以增加繞組匝數;當電壓偏低時調在 - 5 % 位置,以減少繞組匝數,使變壓器二次側繞組的空載輸出電壓接近230 / 400 V,從而起到了電壓調整的作用。如果調壓開關為2 × 2. 5 %,則電壓可調整得更精細一些。
調壓開關設在變壓器高壓側是因為高壓側電流小,便于調壓開關的制作。從圖1也可知對于一次側繞組為星形結線的配電變壓器,其調壓開關位于繞組電壓的低端,承受的電壓水平低,且結構也較簡單,較易制作。如果繞組為三角形結線則情況要復雜得多。筆者忖度這可能是過去前蘇聯廣泛采用Y,yn12結線配電變壓器的原因之一。
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