電壓偏差對民用建筑電氣設(shè)備的影響及改進(jìn)措施

孫方成

摘 要：電壓穩(wěn)定性是衡量供電質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。闡述了電壓偏差對于民用建筑中的異步電動機(jī)、白熾燈、熱水器等電氣設(shè)備的影響，同時，提出了改進(jìn)電壓偏差的措施，包括無功補(bǔ)償、降低電力系統(tǒng)的阻擾、做好三項負(fù)荷平衡、選擇適當(dāng)?shù)淖儔浩鞣纸宇^、選擇合適容量的變壓器等，來進(jìn)一步降低電壓偏差對于民用建筑電氣設(shè)備的影響。

關(guān)鍵詞：電壓偏差；民用建筑；電氣設(shè)備

中圖分類號：TU85文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.03.047

0 引言

衡量供電質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)主要在電壓偏差、電壓波動兩方面，其中電壓是電能的重要指標(biāo)，如果電壓穩(wěn)定性差，會嚴(yán)重影響輸電網(wǎng)的供電質(zhì)量，甚至?xí)a(chǎn)生大面積停電問題，進(jìn)而影響民用建筑電氣設(shè)備的正常使用。

1 電壓偏差對于民用建筑電氣設(shè)備的影響

1.1 對異步電動機(jī)設(shè)備的影響

電壓偏差會導(dǎo)致電氣設(shè)備的實際電壓偏離額定電壓，影響使用功能。其中，異步電動機(jī)受到的影響最大，當(dāng)異步電動機(jī)的電壓為負(fù)偏差值時，電流會增加，轉(zhuǎn)矩及最大負(fù)荷能力會減少，嚴(yán)重時，導(dǎo)致電動機(jī)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)的問題；當(dāng)電壓為正偏差時，轉(zhuǎn)矩增大，會剪斷聯(lián)軸器，導(dǎo)致設(shè)備損壞。一般來說，電動機(jī)長期持續(xù)按照-10%的電壓偏差運轉(zhuǎn)，使用壽命就會減少50%[1]。

1.2 對熱水器等電熱設(shè)備的影響

熱水器設(shè)備的熱能輸出與電壓成正比關(guān)系，當(dāng)電壓相對于額定電壓降低10%時，熱能輸出降低20%；當(dāng)電壓相對于額定電壓高出10%時，熱量輸出會增加21%。當(dāng)電壓降低時，電熱元件的壽命相應(yīng)減少。

1.3 對白熾燈的影響

電壓偏差對白熾燈的功率、發(fā)光效率和壽命時間有著極大的影響。白熾燈的額定電壓和實際電壓偏差降低5%左右時，對應(yīng)的功率、使用壽命、發(fā)光效率分別變?yōu)?8%、-45%、+20%；當(dāng)白熾燈的電壓偏差增加5%時，對應(yīng)的功率、使用壽命、發(fā)光效率分別為-7%、+45%、-25%。由此能夠看出，白熾燈的壽命期限電壓偏差有著非常重要的關(guān)系，如果電壓偏差達(dá)到+70%以上，白熾燈會立刻被燒毀。

2 改進(jìn)電壓偏差的措施

2.1 進(jìn)行無功補(bǔ)償

在電氣設(shè)備接入線路后，線路及變壓器就會產(chǎn)生部分?jǐn)?shù)據(jù)損失的現(xiàn)象，如果負(fù)荷增加，電壓降低時，可以增加電容器來進(jìn)行補(bǔ)償；如果負(fù)荷降低，電壓升高的時候，無功率負(fù)荷小，要切除電容器，能夠在調(diào)整無功率時，提升電壓的質(zhì)量，降低電壓偏差。此外，也可以采用調(diào)節(jié)低壓電容器。在調(diào)節(jié)時，要設(shè)置熔斷絲的容量，電容器的容量應(yīng)為電流的1.65～2.5倍。如果兩臺并聯(lián)時，間隔要大于8 cm，方便散熱，同時，要設(shè)定低壓屋外型電容器的銅線使用界限；配線及開關(guān)設(shè)備的電流要小于額定電壓的1.3倍。此外，在調(diào)試時，需要先切斷電源5 min、低壓3 min，確定無電壓時，再重新工作。

2.2 選擇適當(dāng)?shù)淖儔浩鞯碾妷悍纸宇^和容量

應(yīng)根據(jù)供電系統(tǒng)中電壓的區(qū)別，設(shè)置變壓器的分接頭。變壓器的分接頭主要分為三檔：10 500 V、10 000 V、9500 V。將開關(guān)播到100 500 V時，電壓最低，播到9500 V時，電壓最高。民用的變壓器只能夠在停電時，改變分接頭，不可帶負(fù)荷作業(yè)，要事先選好一個分接頭，在9500 V檔和10 500 V檔時，電壓偏移不會超出規(guī)定范圍；對于調(diào)節(jié)有荷載的變壓器時，主要分為兩種方法：具有調(diào)壓繞組的調(diào)壓變壓器繞組具有分接頭切換的裝置，可在負(fù)荷時，切換分接頭，改變變壓器的端口電壓值，進(jìn)而限定供電電壓的偏差限制。此外，要選擇適當(dāng)容量的變壓器。變壓器容量和負(fù)荷相關(guān)，來提高變壓器的功率參數(shù)，使得變壓器能夠充分利用，進(jìn)而減低損耗，確保變壓器端的電壓在合理范圍值內(nèi)。

2.3 降低電力系統(tǒng)的阻擾

電壓偏差和電壓丟失具有非常重要的關(guān)系，電壓丟失的越多，控制電壓偏差就越困難，因此電壓和阻抗大小成正比。對此，可以采用以下方法來解決電力系統(tǒng)中電壓丟失問題：（1）減少電網(wǎng)的變壓級別，來降低變壓器因變壓導(dǎo)致的電壓丟失問題；（2）在連接電氣設(shè)備和供電網(wǎng)線時，盡量使用銅制電纜，在連接時，使用經(jīng)濟(jì)電流密度方法，降低導(dǎo)線的截面，減少供電線路的阻抗，避免電壓浪費；（3）電纜線路的電抗值要遠(yuǎn)低于同等界面的架空線或絕緣導(dǎo)線，使用電纜線路來替代架空線路或者普通輸電線路，能夠減少供電過程中的電壓損失，但這種電纜輸電線路的造價較高，會增加運行負(fù)擔(dān)。

2.4 做到三項負(fù)荷平衡

電網(wǎng)的三相負(fù)荷分配存在著不平衡問題，需要將零序低壓提高，增大兩相之間的電壓平衡，進(jìn)而減少電壓偏差。因此，在進(jìn)行電相負(fù)荷分配過程中，要盡量做到三相平衡。需要注意的是，三項的電流都是正弦波，且頻率相同，幅度相同，相位互差為120°。

通過選擇合適的變壓器容量和接線組，來提高變壓器的功率參數(shù)，使得變壓器能夠充分得到利用，進(jìn)而減低電能損耗；同時，使用經(jīng)濟(jì)電流密度方法，連接銅制電纜，能夠降低導(dǎo)線的截面，減少供電線路的阻抗，避免電壓浪費。因此，可以從降低電力系統(tǒng)的阻擾、做好三項負(fù)荷平衡方面，來降低電壓偏差。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭雷.民用建筑配電系統(tǒng)諧波來源及治理綜述[J].武漢勘察設(shè)計，2017（3）：58.