電力系統電壓偏差超標的危害

一、對照明設備的影響

用電設備是按額定電壓進行設計、制造的。照明常用的白熾燈和熒光燈等，其發光效率、光通量和使用壽命均與電壓有關。白熾燈對電壓變動很敏感，當電壓較額定電壓降低5%時，其光通量減少18%；當電壓降低10%時，其光通量減少30%，使照度顯著降低。當電壓較額定電壓升高5%時，白熾燈的壽命減少30%；當電壓升高10%時，其壽命減少接近一半。

二、對交流電動機的影響

異步電動機占交流電動機的90%以上，在電網總負荷中占60%以上。電壓偏差對交流異步電動機的影響如下。

1、轉矩

在給定的電源頻率及電機參數下，異步電動機的最大轉矩和啟動轉矩與定子繞組端電壓的平方成正比。因此，當電壓降低時，電動機的最大轉矩和啟動轉矩均下降，對于需要在重負荷下啟動和運行的電動機安全運行十分不利。

2、滑差和轉速

若轉矩不變，電壓下降會使滑差增大，相應的轉速和功率減小。

3、有功功率損耗

當負荷率較高時，機端電壓下降引起電流增大，在定子繞組和轉子中的損耗加大，電動機總的損耗增加；但當負荷率校低時，電壓降低引起的勵磁損耗下降的因素超過了電流增大造成定子繞組和轉子損耗加大的因素，電動機總的損耗會有所降低。

4、無功功率

異步電動機的無功功率電壓特性在機端電壓大于某一臨界值時，無功功率將隨電壓的升高而增大。電壓越高，負荷率越低，其變化率dQ/dU越大。但電壓低于臨界值時，電壓降低反而會使無功功率增加。其原因是電動機漏抗上的無功功率損耗占了主要部分。電壓臨界值的大小與電動機的負荷率和負荷性質有關，負荷率越高，電壓臨界值也越高。

5、電流

一般來說，異步電動機的端電壓降低時，其定子和轉子電流增大，勵磁電流減少，定子電流增大的程度不如轉子電流，應按轉子電流確定電動機的允許負荷。如果異步電動機端電壓超過額定電壓很多，則由于磁路飽和，勵磁電流增加很快，也會使定子電流增大。異步電動機如果長期處于更大的電壓偏差下運行，特別是低電壓運行，還是會發生損壞，例如燒壞電動機繞組、繞組絕緣老化而降低電機使用壽命等。

三、對電力變壓器的影響

1、對變壓器空載損耗的影響

變壓器空載損耗包括鐵芯損耗和附加損耗。鐵芯損耗又稱空載損耗，主要包括變壓器運行時鐵芯中磁通產生的磁滯損耗及渦流損耗，其大小與鐵芯中的磁感應強度B有關，變壓器電壓升高，B增大，鐵芯損耗也增大。附加損耗是變壓器中的雜散磁場在變壓器箱體其他一些金屬零件中產生的損耗。額定電壓下，變壓器空載損耗一般占其額定容量的千分之幾。

2、對變壓器繞組損耗的影響

在傳輸同樣功率的條件下，變壓器電壓降低，會使電流增大，變壓器繞組的損耗增大。其損耗大小與通過變壓器的電流的平方成正比。額定負荷時變壓器繞組電阻中的功率損耗是變壓器空載損耗的幾倍，甚至十幾倍。當傳輸功率比較大時，低電壓運行會使變壓器過電流。

3、對變壓器絕緣的影響

變壓器的內絕緣主要是變壓器油和絕緣紙。變壓器油在運行中會逐漸老化變質，通常可分為熱老化及電老化兩大類，熱老化在所有變壓器油中都存在，溫度升高時，殘留在油箱中的氧和纖維分解產生氧與油發生化學反應的速度加快，使油黏度增高，顏色變深，擊穿電壓下降。電老化指高場強處產生局部放電，促使油分子縮合成更高分子量的蠟狀物質，它們積聚在附近繞組的絕緣上，堵塞油道，影響繞組散熱，同時逸出低分子量的氣體，使放電更加容易，變壓器在高電壓運行時，會使電場增強，加快其電老化速度。

絕緣紙等固體絕緣的老化是指絕緣受到熱、電場或其他物理化學作用，逐漸失去機械強度和電氣強度。絕緣老化程度主要由機械強度來決定，當絕緣變得干燥發脆時，即使電氣強度很好，在振動或電動力作用下也會損壞。絕緣老化是由于溫度、濕度、局部放電、氧化和油中分解的劣化物質的影響所致。老化速度主要由溫度決定，絕緣的環境溫度越高，繞組中的電流和溫升越大，絕緣老化速度也就越快，使用年限就越短。高電壓運行會增強電場強度，加劇局部放電，特別在絕緣已受損傷或已有一定程度老化后，會加快老化的速度。

四、對電力電容器的影響

并聯電容器為系統提供的無功功率為Qc=U2/Xc(式中U為電容器電壓；Xc為并聯電容器容抗)。由上式可知，電容器向電網提供的無功功率與其兩端的電壓平方成正比，所以當電壓U下降時，電容器向電網提供的無功功率會下降更多。但電容器上的電壓太高，會嚴重影響電容器的使用壽命。

五、對家用電器的影響

許多家用電器內裝有動力裝置，如洗衣機、電風扇、空調機、電冰箱、抽油煙機等動力裝置是各種類型的電動機。電動機分為直流電動機、交流異步電動機及交流同步電動機等，但其中約85%是單相異步電動機。單相異步電動機類似三相異步電動機，電壓過低會影響電動機的啟動，使轉速降低、電流增大，甚至造成繞組燒毀的后果。電壓過高有可能損壞絕緣或由于勵磁過大而過電流。例如，彩色電視機的顯像管，在電源電壓過低時運行不正常，造成圖像模糊，甚至無法收看；電壓過高，顯像管的使用壽命會大大縮短。

六、對電網經濟運行的影響

輸電線路和變壓器在輸送功率不變的條件下，其電流大小與運行電壓成反比。電網低電壓運行，會使線路和變壓器電流增大，線路和變壓器繞組的有功損耗與電流平方成正比，因此低電壓運行會使電網有功功率損耗和無功功率損耗大大增加，增大供電成本。