第1讲 供电电压偏差标准

电 能 质 量 国 家 标 准 系 列 讲 座 （ 林海 雪 ）
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第 1 讲 供电电压偏差标准
林海雪 （中国电力科学研究院 ， 北京市
100192）
Lecture One Standard of Supply Voltage Deviation
摘 要 介绍电压偏差的定义 ； 供电电压偏差超 供电电
标的危害 ； GB / T 12325 - 2008 《 电能质量
压偏差 》 标准的基本条文及编制时考虑的因素 ； 发电 厂和变电所的母线电压允许偏差及调压措施 ； 电压偏 差的测量及合格率统计 。 关键词 压合格率 供电电压 电能质量 偏差 标准 电
作 者 序
Author' s Foreword
现代社会中 ， 电能是使用最为广泛的一种能源 ， 其应用程度已成为衡量一个国家发 展水平的主要标志之一 。 随着科学技术和国民经济的发展 ， 电能需求量日益增加 ， 对电 能质量的要求也越来越高 。 从 20 世纪 80 年代初开始 ， 我国将制定电能质量国家标准 列为重点项目 。 至 2009 年底 ， 已颁布了 7 个电能质量指标方面的标准 ， 即 GB / T 12325
voltage deviation，
deviation exceeding standard ，
provisions considered of GB / T 12325 - 2008
Quality — Deviation of Supply Voltage and the main factors considered for the preparation of this standard ， recommended permissible bus voltage deviation and voltage regulation measures for power plants and power substations and explained how to measure voltage deviation and calculate voltage qualifications rate. Key words Supply voltage Power quality Deviation Standard Voltage qualifications rate
2
电压偏差超标的危害
电压偏差过大 ， 会对电气设备和电力系统运行带
降压变压器和配电线 ， 以及各种用电设备组成 。 由于 用电负荷不断变化 ， 电力系统运行中有功功率和无功 功率始终处于动态平衡中 ， 系统各点的电压也时时变 化 ， 但这种变化是有一定范围限制的 ， 这就是供电电 压允许偏差限值 ， 即规定的供电电压对系统标称电压 偏差的百分数 。
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的生产设备运行不正常 。 有些载重设备 （ 如起 重机 、 碎磨机 ） 的电动机 ， 还会因电压降低而不能启动 。 此 外 ， 电压降低 ， 电动机电流将显著增大 ， 绕组温度升 高 ， 在严重情况下 ， 会使电动机烧毁 。 图 2 示出了异 步电动机的电流 、 效率和功率因数与电压的关系 。 电 压偏差对同步电动机的影响和异步电动机相似 ， 端电 压变化虽不引起同步电动机的转速变动 ， 然而 ， 其启 动转矩与端电压平方成正比 ， 而其最大转矩与端电压
（b） 荧光灯 （b） Fluorescent lamp 图 2 异步电动机的电压特性 Fig. 2 Voltage characteristics of asynchronous motors
命的变化 。 白炽灯对电压变动很敏感 ， 从图 1 可看到 ： 当电 压较额定电压降低 5 % 时 ， 白炽灯的光通量减少 18 % ； 当电压降低 10 % 时 ， 光通量减少约 40 % ， 使照度显 著降低 。 当电压比额定电压升高 5 % 时 ， 白炽灯的寿 命减少 30 % 以上 ； 当电压升高 10 % 时 ， 寿命约减少 一半 ， 这将使白炽灯的损坏显著增加 。 对于荧光灯而言 ， 灯管的寿命与其通过的工作电 流有关 ， 电压增大 、 电流增加 ， 则寿命降低 。 反之 ， 电压降低 ， 由于灯丝预热温度过低 ， 灯丝发射物质发 生飞溅也会使灯管寿命降低 。
－ 2008 《电能质量 % 供电电压偏差》、 GB / T 15945 － 2008 《电能质量 % 电力系统频率偏差 》、 GB / T 14549 － 1993 《电能质量 % 公用电网谐波 》、 GB / T 12326 － 2008 《电能质量 % 电压
波动和闪变 》、 GB / T 15543 － 2008 《 电能质量 % 三相电压不平衡 》、 GB / T 24337 － 2009 《 电能质量 % 公用电网间谐波 》 以及 GB / T 18481 － 2001 《 电能质量 % 暂时过电压和瞬态 过电压 》 （ 其中有的标准已修订过一 、 二次 ）。 这些标准从不同方面反映了供电电压的 一些基本特性 ， 这些特性关系到各行各业用户电气设备的安全和经济运行 、 广大人民群 众的生活和工作 ， 以及许多产品的质量 。 实际上 ， 电能质量关系到国民经济的总体效 益 。 因此 ， 正确理解和严格执行相关的电能质量标准有重要意义 。 本讲座的目的是使广 大电气工作者对现行的关于电能质量指标的国家标准有较全面的认识 ， 以利于标准的贯 彻和执行 。
供电电压偏差是电能质量的一项基本指标 。 合理 确定该偏差对电气设备的制造和运行 ， 对电力系统的 安全性和经济性都有重要意义。 允许的电压偏差较 小 ， 有利于供 （ 用 ） 电设备的安全和经济运行 ， 但为 此要改进电网结构 ， 增加无功电源和调压装备 ， 同时 要尽量调整用户的负荷以与电网的供电能力相适应 。 另一方面 ， 供 （ 用 ） 电设备的允许电压偏差也反映在 设备的设计原则和制造水平上 。 允许电压偏差大 ， 要 求设备对电压水平变化的适应性强 ， 这需要提高产品 性能 ， 往往要增加设备的投 资 。 对于一般电气设备 ， 电压偏差超出其设计范围时， 直接影响是恶化其运 行性能， 并会影响其使用寿命， 甚至使设备在短时 间内损坏 ； 间接影响是可能波及相应的产品质量和数 量 。 因此 ， 电压偏差限值的确定是一个综合的技术经 济问题 。
Lin Haixue （China Electric Power Research Institute ， Beijing 100192， China）
Abstract
This paper has provided definition of discussed the hazard of voltage reviewed the basic PBaidu Nhomakorabeawer
主讲人林海雪介绍 ： 中国电力科学研究院教授级高级工程师 ， 1963 年清华大学电机系本科毕 业 ， 1981 年硕士研究生毕业 。 长期从事电能质量和动态无 功 补 偿装 置 的 研究 、 开 发 和工 程 应 用 ， 主持或参与制定电能质量国家系列标准 ， 享受国务院政府特殊津贴 。 现受聘为中国电力科学研究 院输配电及节电技术国家工程研究中心 、 中电普瑞科技有限公司高级顾问 。
2． 3
对变压器 、 互感器的影响 电压升高对变压器和互感器的影响主要有两方面 ：
一是励磁电流增加 ， 使铁芯中磁感应强度增加 ， 导 致 铁损增加 、 铁芯温升增加 。 二是油中和绕组表面电场 强度增加 ， 促使油和绕组绝缘老化加速 ， 严重时导致 绝缘损坏 。 当电压降低时 ， 在传输同样功率条件下 ， 绕组电流增加 ， 绕组损耗与电流平方成比例地增加 。 对并联电容器的影响 电容的无功功率与电压平方成正比 ， 电压降低使 其无功功率输出大大降低 。 电压上升虽然其无功功率 提高 ， 但由于电场增强使局部放电加强 ， 绝缘寿命降 低。 若长期在 1. 1UN （额定工作电压） 下工作 ， 其寿命 约降至额定寿命 的 44 % 。 电 容 器 的 爆 炸 及 外 壳 鼓 肚 等 ， 就是由于局部放电及绝缘老化积累效应引起的 。
2． 5
对家用电器的影响 电压降低使电视机色彩变坏 、 亮度变暗 ； 电压升
高使电子显像管阴极加热电流增加， 寿命 降低； 阴
电能质量国家标准系列讲座 第1讲 供 电 电 压 偏差 标 准 （ 林 海 雪 ）
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极 电 压 升 高 5 %， 寿 命 约 缩 短 一 半 。 电 压 偏 差 过 大 时 ， 还会使电子计算机和控制设备出现错误结果和误 动等 。 对其他用电设备的影响 电压的变化广泛影响各种工业用电设备 ， 例如电 阻炉热能输出与外施电压平方成正比， 当电压降低 时 ， 熔化和加热时间显著延长 ， 降低了生产效率 ； 电 解设备通过整流装置供给直流电流 ， 电压下降会使电 解槽工况恶化 。 表 1 为电压偏差对某企业电解铝生产 状况的影响统计 。 综上所述， 过大的电压偏差在不同程度上影响 电气设备输出功率和使用寿命， 会使电耗增加， 产品质 量下降 ， 产量减少 ， 甚至造成设备损坏 ， 对生产影响 很大 。 对电力系统运行的影响 电压降低时 ， 电压负偏差增大 ， 对系统运行的影 响主要有三个方面 ： 由于输电线路输送功率的静态稳定功率极限
来一系列危害 。
2． 1
对照明设备的影响 电气设备都是按照在额定电压下运行设计 、 制造
的 。 照明设备如白炽灯 、 荧光灯 ， 其发光效率 、 光通 量和使用寿命 ， 均与电压有关 。 图 1 的曲线表示白炽 灯和荧光灯端电压变化时 ， 其光通量 、 发光效率和寿
作者信息 林海雪 ， 男 ， 中国电力科学研究院 ， 教授级高级工程师 。
（a） 白炽灯 （a） Incandescent lamp
成正比 ， 即端电压变化 － 10 % 或 + 10 % ， 最 大 转 矩 也 相应变化 － 10 % 或 + 10 % 。 如 果 同 步 电 动 机 励 磁 电流由与同步电动机共电源的晶闸管整流器供给 ， 则 其最大转矩将与端电压的平方成正比变化 。
专
家
讲
座
电能质量国家标准系列讲座
Lectures on National Standard of Power Quality
编 者 按
Editor' s Note
随着国民经济的发展 ， 用电负荷日趋复杂化和多样化 ， 大量具有非线性 、 冲击性和 不平衡特征的负荷造成供电网电能质量的恶化 ； 同时 ， 现代工商业大量使用的计算机系 统 、 快速发展的高新技术对电能质量的要求越来越高 ， 电能质量正越来越为建筑电气领 域所重视 。 因此 ， 本刊特别邀请我国电能质量专家林海雪老师 ， 对电能质量国家系列标 准进行深度解析 ， 希望能对读者有所帮助 。
2． 4
2． 2
对电动机的影响 用户中大量使用的异步电动机 ， 当其端电压改变
时 ， 电动机的转矩 、 效率和电流都会发生变化 。 异步 电动机的最大转矩 （ 功率 ） 与端电压 的平方成正比 ， 如电动机在额定电压时的转矩为 100 % ， 则在端电压 为 90 % 额定电压时 ， 其 转 矩 将 为 额 定 转 矩 的 81 % ， 如电压降低过多 ， 电动机可能停止运转 ， 使由它带动
率 ， 增加了供电成本 。 反之 ， 电压正偏差大 ， 系统电压过高时 ， 也会带 来一系列危害 ， 例如使电气设备过热烧损 。
2． 6
3
《电压偏差 》 的基本条文及编制说明
GB / T 12325 － 2008 《电能质量
供电电压偏差 》
（以下简称 《电压偏差 》） 分别就 35 kV 及以上 、 20 kV 及以下三相供电 、 220 V 单相供电电压偏差限值作了 规定 。 同时对供电电压的测量 、 合格率的统计作了基 本的规定 。
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概论
电力系统由发电厂 、 升压变压器 、 输电线 、 各级