电气设计线路电压偏差浅析

0 概述

在我国，电缆常规使用的导体线芯材料为铜质或铝质，但无论采用何种材质，电缆导体都存在电阻。当电流通过电缆线路时，因电缆线路存在电阻，一部分电能被该段导体的电阻所损耗，同时产生了电压偏差（电压降落），也称为“电压降”。当电缆导体的长度越长，损失的电能也将越多；当电缆导体的截面越小，通过导体电阻值计算公式可推知，该段导体的电阻越大，电缆导体上损失的电能就越多。随着国家对供电系统电能质量的要求逐步提高，标准规范也提出了相应的技术要求，从而必须在电气设计时加以重视，从理论上分析电压偏差的危害与影响，提出相应的解决措施与方案，保证终端负荷经济合理的运行。

1 电压偏差的危害

电压偏差是供配电系统在正常运行条件下，运行电压对供配电系统标称电压的偏差相对值，一般以百分数表示

，见式（1）。

式中，Δ

——电压偏差百分数，%；

U

——系统标称电压（额定电压），V；

首先给拐杖终端接上电源,当卫星导航数据有效后,LCD液晶显示屏上显示当前的时间、空间信息,并同时显示测得的体温信息以及心率信息,同时会将信息传递至远程的手机端软件上。

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在一个供电电压等级的系统中，

U

值是固定不变的，我国电力系统的额定电压等级为：220/380 V、3 kV、6 kV、10 kV、35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、550 kV等，而终端负荷设备的实际运行电压是一个相对可变值，会随着系统损耗、线路损耗等产生而降低，电压降低值与对于额定电压的比值即为电压偏差百分数。电压偏差的高低直接影响到终端用电设备的正常运行，也不利于电网的节能运行。电压降过大会产生诸多不利和危害。

1）单相电压过低，小于系统电压的80%（176 V），部分电器设备无法启动，或者不能正常运行，自身发热严重，减少设备使用寿命。

2）正确合理选择变压器变比和电压分接头

3）电机端子电压过低超过10%，将使电动机电流增大，绕组温度升高，严重时会使机械设备停止运转或无法启动，甚至烧毁电动机。

4）由于电压降低，相应降低线路输送极限容量，会导致电力系统继电保护装置误动作和电气测量仪表的偏差，因而降低电网系统的稳定性，电压过低还可能发生电压崩溃事故。

2 电压偏差的要求

在我国电力输电线路中，伴随着架空线路材料、敷设、安装等技术的不断创新，输电电压等级越来越高。通常将35～220 kV的输电线路称为高压线路（HV），330～750 kV的输电线路称为超高压线路（EHV），特高压电网是使用±800 kV及以上的直流电或1 000 kV及以上交流电输电的电网，也称为特高压线路（UHV）。我国首个建成运行的“1 000 kV交流特高压试验示范工程”——晋东南-南阳-荆门1 000 kV输电线路工程，工程起自晋东南1 000 kV变电站，经南阳1 000 kV开关站，止于荆门1 000 kV变电站，线路路径全长约650 km。来自山西的火电首次通过此1 000 kV特高压输电线路进入湖北，华北、华中两大电网首次实现了联网运行。一般而言，输电线路采用的电压等级越高，输送电能的容量就越大。采用超高压输电，可有效地减少架空线路电压损失和电能损耗，因此特高压输电技术越来越受到国家和相关部门的重视。

由图4可知，孔径D=2.7mm时，压铆连接能承受的推出力为1 410N；孔径D=2.78mm时，推出力只有760N。随着孔径的增加，压铆螺母的推出力逐渐减小。这是因为板件孔周围材料受压力被挤进沟槽中，使螺母与板件连接。当孔径增大时，被压入沟槽中的材料变少，接触区域也变小。因此，其所能承受的推出力也变小。这表明，为了保证压铆连接的可靠性，板件的孔径应该控制在一定的范围内。

在环境温度为20℃时，铜的电阻率是1．75×10

（Ω·m），铝的电阻率是2．83×10

（Ω·m），相同长度和导体截面的电缆，铜导体的电阻会小于铝导体电阻，因此铜导体电缆相对铝导体电缆产生的电压降会小很多，无论从导体载流量值，还是考虑电压偏差值，铜都是优于铝。这也是目前国内公建工程项目中不建议使用铝质导体的一个原因。

GB 50052-2009《供配电系统设计规范》规定，正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差允许值宜符合下列要求：

6个月内的小宝宝很常见，为什么叫尿布疹而不叫尿不湿疹呢？实际上有统计，尿布更容易引起红屁屁，而尿不湿能保持干爽，反而红屁屁少。

2）照明在一般工作场所为±5%的额定电压。对于远离变电所的小面积的工作场所，难以满足上述要求时，可为+5%～10%的额定电压。应急照明、道路照明和警卫照明等为+5%～-10%的额定电压。新修订的GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》对于电能质量中的电压偏差允许值和GB 50052-2009《供配电系统设计规范》的允许值一致。

将 G50酯化淀粉基膜材置于傅里叶红外光谱的ATR附件上，利用压头压紧，使之与晶体表面紧密接触。以空气为背景，分辨率为 4 cm-1，扫描范围为600～4000 cm-1，扫描 32 次。

而在GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》中则规定：20 kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7%，220V单相供电的电压偏差为标称电压的+7%～-10%。显然，两本国家标准规范设定的电压降极限值存在偏差，从设计角度考虑都是采取高标准的要求。因此，在泛光照明或道路照明设计时，设计师经常会按照下限值±5%的标准去设计。当低压系统供电电源的供电半径超过250 m，一般都会通过计算线路的电压降来确定是否满足上述国家标准的规定。

随着技术的不断革新，现在泛光照明工程中均采用了LED光源，具有体积小、耗电量低、节能环保、高亮度低热量和坚固耐用等优点，完全取代了原有的钨丝灯和气体灯。LED光源的驱动器作为恒流源供电特性，还具有宽电压输入特性，通过电子元件的保护功能，能在额定电压的±20%波动范围内实现LED光源的正常点亮功能。结合上述规范要求，对于远离变电所的小面积一般场所，终端照明负荷不大，且持续时间又是间断性的LED灯具，可适当降低电压降下限值至-10%，以达到经济实用的效果。

3 工程实用计算

在实际计算线路电压降时，一般采取式（2）的计算公式：

由式（2），通过查询电气设计专业相关数据可知，不同电缆截面和电缆长度时的电阻值，算出线路计算电流即可求出该线路的电压降值，此方法常用于低压线路电压降计算。

4）采取补偿无功功率等措施

当线路电压降不满足上述标准规定时，可通过采取下述措施来提高供电电压，以达到规范规定值：

满足规范设计要求，当电缆供电长度为200 m时，Δ

=5.9%＞5%，这时需要选择70 mm

的电缆才能满足该段敷设电缆的电压降要求。

4 采取的措施

例如：某一380 V供电系统，供电负荷为90 kW，功率因数0．9，计算电流152 A，环境温度为25℃，选取相线截面为50 mm

的YJV电缆进行供电，电缆供电长度150 m。计算的电压降为：Δ

=0.194%×0.15×152=4.42%＜5%

[70][71][86] 陈拯：《建构主义国际规范演进研究述评》，《国际政治研究》2015年第1期，第143、142、142-143页。

1）电源点变压器采用有载调压变压器

35 kV及以上的电力变压器应采用有载调压变压器，20 kV及以下配电变压器不宜采用有载调压变压器，除电压偏差不满足要求且对电压要求严格或单独设置调压装置在技术和经济上不合理时。

2）电压降低5%，普通电灯的亮度下降18%；电压下降10%，亮度下降35%；电压降低20%，则荧光灯及高压钠灯等无法启动。

1）电动机为±5%的额定电压。

这项措施往往是在设计初级阶段就需要确定，现在新增的箱变大部分都已采用多分接头式配电变压器，目的是针对今后设备运行时出现终端负荷供电电压过低的情况，可合理调节变压器分接头接线，提高电源点供电电压，从而提高终端负荷的供电电压。

——运行电压，V。

所用教材往往由专家或由从事此课程教学的教师编写，从编写教材到印刷出版，往往滞后了几年。而计算机与电子商务发展迅速，学生在学校所学到的专业知识往往满足不了企业的能力需求。同时，教材一般只包含知识或技术，而忽略了其应用的场景。

3）降低系统阻抗值，如采用大直径电缆，以加大导线截面等

这项措施是在设计深化阶段对于负荷计算、电缆选择时经常会选择的方法，电缆截面越大，对应的导体电阻值越小，在导体上产生的电压降也就越低。提高电缆截面虽然增加了项目投资金额，但整个供配电系统电压降会得到有效改善。

对于低压380V供电系统，在电源点的供电半径250 m范围内可不校验线路电压偏差，只需满足线路载流量、热稳定校验和保护灵敏性等要求选取相应电缆截面。

另外，工程设计中也可通过电流距和负荷距的方法计算线路电压降，表1为1 kV交联聚乙烯绝缘电力电缆用于三相380 V系统的电压降值，根据不同电缆截面、电缆长度和计算电流，查表即可计算出相应的电压降数值。

供电电压降低的同时，往往系统的功率因数也相应降低，采取适当的无功功率补偿是一个较为有效的途径，也能提高供配电系统的经济运行。

“全人”是指全面发展的人、具有主体性且能够把握自己命运的人。因此，“全人教育”强调人的整体发展，尊重个体的多样性，其目的就是培养有道德、有知识、有纪律、有能力，和谐发展的“完人”[7]。现阶段，我们所有的教育工作者其重要使命是要培养“通德、通识、心智和谐”的人，大学英语教师最直接的方法就是在课程教学设计中彰显和体现此观念及其理论。不难发现本次设计中的几处全人教育理念：女性地位提高、女性自我意识觉醒、客观公正地评价反馈等，特别是写作作业，同学会用真实的经历和情感描写自己的母亲，对于内敛保守的中国人来讲，这是多么好的一次机会！

5）宜使供电系统三相负荷平衡

使用有机介质，在1个封闭循环内部实现朗肯循环，从高温热源吸热，向低温热源放热，输出轴功率。膨胀机需要利用循环系统才能起作用，不能单独使用。其所需条件低，更适合低品味热源回收。

三相负荷不平衡会使供电系统中性线流过的电流增大，增加线路的电压降。标准规定三相配电干线的各项负荷宜平衡分配，最大相负荷不宜大于三相负荷平均值的115%，最小项负荷不宜小于三相负荷平衡值的85%。

6）对于冲击性低压负荷，宜采取合理措施

当中低压供配电系统中带有冲击性中低负荷设备时，如6 kV中压电动机或大容量低压异步电动机，可采用专线供电方式，以减少电压降低带来的影响；当冲击性负荷与其他负荷公用配电线路时，宜采用大一级的电缆线路，从而降低电缆线路的电压降影响；在条件允许的场所，宜采用不同配电变压器供电。

从电网运行稳定性和经济性考虑，国家能源局和国家电网公司等相关部门也根据相关法律制定相应的《电网电能质量技术监督管理规定》，以约束对电能质量的要求，其中一个很重要的衡量指标包括供电电压允许偏差的监督管理，以指导监督各相关用电部门，足见降低供配电系统电压偏差的重要性。

当改变煤体内孔隙压力分布后，裂隙偏向孔隙压力较高的方向扩展，其扩展方向与最大主应力方向的夹角大小可以反映出控制孔导控作用的强弱。如图8所示，控制水压为10 MPa时，裂隙偏角最大并与控制孔贯通，之后地应力占据主导作用，裂隙逐渐沿垂直最小主应力方向延伸，如图8d所示。

5 结语

电气设计时对电压偏差需加以重视，正确选择合适的线缆规格，既能控制项目资金投入，满足经济性要求，又能满足线路终端负荷设备正常运行，同时能降低整个供配电系统的电力损耗。

［1］中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册第四版（上册）.北京；中国电力出版社，2016.