电压偏差在低压配电系统中的计算及优化

知识点：电压偏差

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 引言

电压偏差是电能质量的主要内容，如果用电设备的实际电压和额定电压值之间差距比较大，会直接对他们的性能产生一定的影响。常用照明设备荧光灯，其发光效率、光通量、使用寿命均与电压有关。荧光灯的光通量约与它的端电压平方成正比，过低则启辉发生困难，过高则镇流器过热而缩短使用寿命。一些异步电动机( 如风机、水泵、空调压缩机等) 如果电压偏低，就不能带动电动机的工作; 如果电压偏高，就会损坏这些电动机，无法工作。因此在工程设计中解决电压偏差是提高电能质量的一个重要方法。

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 电压偏差概念及计算

如果在某段时间内线路或其他供电元件首端的电压偏差为 Δμ0，线路电压降为 Δμ1，则线路末端电压偏差为:

当有变压器或其他调压设备时，还应计入该类设备内的电压提升，即:

由公式(1) ～ (2) 可以看出，电压偏差与线路电压降和调压设备有关。

电压降通常用系统标称电压的百分数表示。 三相系统中以线电压为基准的电压降百分数按式 (3) 计算:

(1) 线路电压降计算公式如表 1 所示。

（2) 变压器电压降计算

变压器电压降计算公式详见式(4) ～ (6) 。

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电压偏差限值

《民用建筑电气设计标准》GB51348—2019中对电压偏差的规定如下文所述。

(1) 用电单位受电端供电电压的偏差允许值，尚应符合下列要求:1） 35kV供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；2）10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的土7%；3）220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%；4）对供电电压允许偏差有特殊要求的用电单位，应与供电企业协议确定 。

(2) 正常运行情况下，用电设备端子处的电压偏差允许值( 以标称系统电压的百分数表示) ，宜符合下列要求: 1) 对于照明，室内场所宜为 ±5% ; 对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5%、-10% ; 应急照明、景观照明、道路照明和警卫照明宜为+5%、-10% ; 2)一般用途电动机宜为±5%; 3) 电梯电动机宜为±7% ; 4) 其他用电设备，当无特殊规定时宜为±5%。 

《电能质量 供电电压偏差》GB /T 12325—2008供电电压偏差限制如表 2。

设计供配电系统时，应验算用电设备的电压偏差，以保证电压偏差范围不超过限定值，并尽量减小电压偏差，以便提高电能质量。

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电压偏差分析

(1) 线路电压降分析

由于干线电缆一般截面积在95mm2以上，因此，电缆选择YJV－(4×120+1×70)、YJV－(4×150+1×70)、YJV－(4×185+1×95)、YJV－(4×240+1×120)，共计 4 种类型，电缆参数如表 3。

供电半径选 150m、180m、200m、250m，功率因数选为 0.8。根据电缆载流量算出不同电缆所能带的负荷有功功率，根据表 1 三相平衡负荷线路带 1 个集中负荷计算公式进行线路电压降计算。计算结果如表 4～5。

由计算结果可知: 1) 对于截面积超过 95mm2 的交联聚乙烯绝缘电力电缆供电半径超过 150m 时， 线路电压降会大于 3% ，由于建筑施工过程中不可预测问题、变压器及配电箱内各元件均会造成电压损失，因此干线设计时，供电半径不宜超过 150m; 2) 同一负荷下，电缆截面越大，线路电压降越小。 

(2) 变压器电压降分析 

本次计算以某品牌变压器 SCB11 系列 10kV 级配电变压器技术参数为基础，如表 6 所示。

根据公式(4)～(6) ，分别选取负载率为 60%、70%、75%、80%，功率因数选取 0.9、0.95 两个样本，计算变压器压降结果如表 7。 

根据不同功率因数不同负载率下不同容量变压器压降计算可知: 1) 变压器电压降随着功率因数的增大而减小; 2) 随着负载率的增大而增大; 3) 随着变压器容量增大，压降减小( 630kVA 变压器较 500kVA 变压器压降大是由于额定阻抗电压变大) 。

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 结束语

本文对建筑电气设计中线路及变压器电压降问题进行了计算分析，从结果中可知: (1) 采用阻抗较低的变压器; (2) 尽量缩短供电线路长度; (3) 采取补偿无功功率的措施，提高功率因数; (4) 可以通过提高电缆截面积降低线路电压降。

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