电压控制就是通过控制电力系统中的各种因素,使电力系统电压满足用户、设备和系统运行的要求,电压即是控制目标。电力系统中,实际电压与额定电压的差异叫作电压偏移。在电力系统的正常运行中,当电压偏移超过允许范围时,对用户设备和电力系统本身都会带来经济、安全等方面的不利影响。
7.1.1.1 电压偏移对用户设备的影响
额定电压是用电设备最理想的工作电压,在运行中允许有一定的电压偏移,但超过允许范围时用电设备的运行条件将会恶化,进而影响用户设备的安全,降低用电设备的效率和性能,影响用户正常的生产和生活。用户允许的电压偏移是根据用电设备对电压偏移的敏感性及承受能力所决定的。
异步电动机(电力系统负荷中占较大比重,如起重机、磨煤机、碎石机等)的最大转矩与它端电压的平方成正比,电压过低,定子电流显著增大,电动机温度升高,会加速绝缘老化,甚至烧坏电机;电压过高,铁心又可能过热,破坏绝缘,也会影响电动机的运行和使用寿命。
电炉的有功功率与电压的平方成正比,电压降低,会大大降低电炉等电热设备的发热量。
电气照明中的白炽灯对电压变化十分敏感。如图7-1所示,当电压比额定电压降低5%时,其光通量减少18%,发光效率下降约10%;当电压降低10%时,其光通量减少约35%,发光效率下降约20%,如果电压比额定电压高5%时,白炽灯的寿命将减少一半;电压升高10%时,白炽灯的寿命将减少2/3。
家用电器(如电视机)对电压的质量要求较高。当电压低于额定电压时,屏幕上的图像不稳定;当电压高于额定电压时,会影响显像管的使用寿命。
电子设备、精密仪器等对电压都极其敏感,要求也更高。如电子元件加工业,电压大幅波动会产生大量不合格产品。
图7-1 照明灯的电压特性(www.daowen.com)
7.1.1.2 电压偏移对电力系统的影响
电压偏移对电力系统本身也会造成不良的影响。电压降低,会使网络中功率损耗和电能损耗加大,可能危及电力系统的稳定性;电压过高,电气设备的绝缘容易受损。
系统正常运行时,电源的无功功率输出与负荷的无功功率消耗及网络无功损耗相平衡。若电源或无功功率补偿容量发生严重短缺时,负荷端电压被迫降低,当电压降低到某个临界值后,电压值持续不断地下降而不能恢复,这种由电压恶性下降所造成的电力系统严重事故,即“电压崩溃”,其后果是相当严重的,可能导致发电厂之间失去同步,造成整个系统瓦解的重大停电事故。
综上所述,电力系统电压控制是非常必要的。采取各种措施,保证各类用户的电压偏移在允许范围内,这就是电力系统电压控制的目标。目前,我国规定在正常运行情况下各类用户允许电压偏移的标准如下:
①10 k V及以下电压供电的负荷:±7%;
②35 k V及以上电压供电的负荷:±5%;
③低压照明负荷:+5%~10%;
④农村电网(正常):+7.5%~10%;
⑤农村电网(事故):+10%~15%。
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