2017年,是时候给你补补电压偏差和电压调整的知识了!...

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2022-10-18 09:30:13    728次

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电气同行都知道用电设备合适的输入电压是与配电系统标称电压(nominal voltage)相同值的额定电压(rated voltage),在额定电压规定偏差范围内用电设备可保证其正常功能和使用寿命。

如果测量一下用电设备进线端子处的电压,测出的往往不是其额定电压值,而是稍偏高或偏低一些。这一偏离值被称作电压偏差(voltage deviation)。



1

电压偏差过大影响用电设备的功能和寿命



电气产品标准规定只要此电压偏差值在规定范围内对用电设备的工作都是合适的。在我国一般用电设备的电压偏差规定值为 ± 5 %。


例如220 V家用电风扇电动机的规定电压偏差为 ± 5 %。


当电压偏高时,电动机将因铁芯铁损增大而温度升高;电压偏低时,电动机将因绕组铜损增大而温度升高。而其轴功率输出则是与输入电压的平方成正比的。只要电压偏差不大于 ± 5 %,电动机仍能保证其额定轴功率输出而不超过其允许温升,不缩短其使用寿命。发达国家电动机因材质较优其电压偏差规定值可达 ± 10 %。


我国有些电气规范规定的自复式过欠压保护非但存在自复通电时的危险性,其过电压动作整定值为270 V,电压正偏差高达 + 22. 7 %,大大超过 ± 5 %规定值,恐难保证用电设备的正常功能和使用寿命。


综上所述,过大的电压偏差将影响用电设备的功能和寿命,它是用电电能质量的一个主要指标。




2

公用电网和电气装置产生电压偏差的原因




电压偏差因公用电网和用户电气装置内的电压损失等原因而产生。电压损失的百分数值可简单地以式 (PR+QX) / U来计算,式中P、Q分别为系统内的有功负荷及滞后无功负荷,R、X分别为系统内的电阻及感抗,U为电网和装置的标称电压。式中QX产生电压损失远大于PR,所以电网和装置内应具备充足的可调整的超前无功功率以减少式中QX产生电压损失的影响,起到电源系统的电压调整作用。


我国改革开放前,用电电压偏差大,主要原因就是当时国家经济状况欠佳,电网和装置缺乏超前无功功率。


3

10 kV配电变压器调压开关的电压调整作用



用户配电变压器铭牌上通常有10 kV ± 5 % / 0. 4 kV之类的标志。它说明该变压器是用于10 kV标称电压的电网内的,其二次侧空载线电压为400 V。为使一次侧绕组的匝数与10 kV电网进线电压水平相适应,在一次侧绕组内设有在不带电条件下调整5 % 额定电压绕组匝数的无激磁调压开关(以下简称调压开关)。


图1所示为星形结线一次侧绕组的调压开关的接线简图,3个调压开关是联动的:当10 kV进线电压偏高时将开关调在 + 5 % 位置,以增加绕组匝数;当电压偏低时调在 - 5 % 位置,以减少绕组匝数,使变压器二次侧绕组的空载输出电压接近230 / 400 V,从而起到了电压调整的作用。如果调压开关为2 × 2. 5 %,则电压可调整得更精细一些。

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调压开关设在变压器高压侧是因为高压侧电流小,便于调压开关的制作。从图1也可知对于一次侧绕组为星形结线的配电变压器,其调压开关位于绕组电压的低端,承受的电压水平低,且结构也较简单,较易制作。如果绕组为三角形结线则情况要复杂得多。




4

变压器调压开关位置不正确增大了电压偏差




为使用电设备的输入电压不超过规定电压偏差值需满足两个条件:一是使自变压器引出的低压配电线路的电压损失在合理范围内,这是电气装置设计人员的工作;二是上述配电变压器一次侧绕组的调压开关位置需与变压器处10 kV进线的电压水平相适应,两绕组的匝数比使其二次侧首端输出空载电压接近230 / 400 V,满载电压接近220 / 380 V,这是电气装置施工和验收人员的工作。


例如一工厂的接触焊机(电阻焊机)常将贵重焊体的焊点熔穿,使焊体成为废品。笔者在现场发现原因是焊机输入电压过高,而输入电压过高的原因竟是配电变压器调压开关位置不正确。将开关位置自0改至 + 5 % 位置后焊机就正常工作不再出废品了。


这种因变压器调压开关位置不正确引起的电压偏差过大,影响正常生产的情况在一些工厂里屡见不鲜。


5

配电变压器调压开关位置不正确的原因



视10 kV用户距地区区域变电所远近不同,为此在用户配电变电所施工验收时应检测一下10 kV进线电压,正确选择变压器调压开关位置,如图2所示,以保证变压器二次侧合适的输出电压水平。


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在此大幅值过电压长年累月作用下用电设备寿命必然在相当程度上缩短。


在变电所的施工安装中一般不愿变动变压器调压开关位置。原因是怕操作不当,增大了调压开关触头接触电阻引起局部过热,其实这完全是可以避免的。有经验的老电工在调整调压开关位置后总要将调压开关旋转手柄再来回稍旋动几下使其接触更臻良好,避免触头过热的发生。而不敢正确调整调压开关使电压偏差过大,却是对用户的极大不负责任。


6

施工验收规范中应增加电压水平的检验


用电设备电压水平过多地偏高或偏低,不致危及人身安全,却长年累月影响用电设备的功能和寿命。这一长期的不良影响往往因不被人们察觉而不被重视,所以在施工验收规范中应该要增加电压水平的检验。


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