电压低对电力系统的影响（电力系统知识分享）

电力系统的电压等级一般有1000kV、750kV、500kV、220kV、110kV、66kV、35kV、20kV、10kV、6kV、380V、220V，到用户端，过高的电压等级或者过低的电压都会对用电设备等造成损害，今天我们来聊聊低（高）电压的危害及治理措施。

（1）低电压的产生

当线路（电力设备）传输功率时，电流将在线路阻抗上产生电压损耗，如下图：

图1 电压损耗向量图

根据欧姆定律可知，线路的首端电压和末端电压存在下列关系：

图2 电压损耗公式

将电流用功率表示，可以转化成如下图公式：

图3 电压损耗计算公式

对于变压器等电力设备同理（公式不同）。

（2）电压的偏移要求

现行国家标准《电能质量供电电压偏差》GB/T 12325 的相关要求。各电压等级供电电压偏差应符合下列规定：

a) 110～35kV 供电电压正负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%，即最高电压不超过121kV。

b) 10（20）kV 及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的±7%。

c) 220V 单相供电电压允许偏差为标称电压的 7％与-10%。

d) 对供电点短路容量较小、供电距离较长以及对供电电压偏差有特殊要求的用户，由供、用电双方协议确定。

（3）电压偏低（高）的危害

对用户的危害：用电设备在额定电压时性能最好、效率最高，发生电压偏差时，其性能和效率都会降低，有时还会减少设备的使用寿命。

1） 照明设备

照明常用的白炽灯、荧光灯等，其发光效率、光通量和使用寿命均与电压水平有关。当电压低于额定电压5%时，白炽灯的光通量减少18%；当电压低于额定电压10%时，光通量减少30%。当电压高于额定电压5%时，白炽灯寿命减少30%，当电压高于额定电压10%时，寿命减少50%。

2） 电动机

电动机的电磁转矩、效率和电流与电压水平有关。电动机的最大电磁转矩与电压平方成正比。当电压下降为额定电压的10%，转矩为额定转矩的81%。如果电压降低过多，则会导致电动机堵转或无法启动。另外，当电压降低时，滑差率增大，电动机电流显著增加，导致绕组过热，从而缩短使用寿命。电压过高时，可能损坏电动机绝缘或由励磁电流过大而过电流，缩短使用寿命。

3） 带铁芯设备

用电设备中常见的带铁芯设备包括变压器、互感器等。电压偏高时，励磁电流增大，容易导致铁损增大，铁芯温度升高。另外会导致绕组电场强度增大，加速元件老化和绝缘损坏。电压偏低时，当传输功率一定，电流增大，将增大绕组损耗。

4） 并联电容器（并联电容补偿等）

电容器输出的无功功率与电压的平方成正比，电压偏低会导致其无功出力大大降低。电压偏高会使电容电场强度增大，局部放电加强，绝缘老化，使用寿命下降，甚至会导致电容器爆炸或鼓包。

5） 家用电器

电压降低使电视机色彩变坏，亮度变暗，屏幕显示不稳定，图像模糊；空调、冰箱无法启动；电饭煲无法正常工作；电子控制设备紊乱。

6） 工业用电设备

工业用电设备的输出功率、效率和使用寿命不同程度地受电压的影响。电压偏低会使电能损耗增加，产品质量下降或报废，产量减少，设备损坏甚至停产。

对电力系统的危害：交流系统存在同步运行稳定问题，输电线路的输送极限功率受稳定极限的限值，尤其是小扰动下的稳定功率极限与电网运行的电压水平有关。电压越低，稳定功率极限越小。当电网缺乏无功功率时，运行电压低，有可能产生电压不稳定，甚至造成电压崩溃，从而可能造成大量用户停电或系统瓦解。同时电压过低或者无功功率的远距离传输，会增大电网的损耗，提高供电成本。

电压过高，则会造成系统中各种电气设备的绝缘受损，使得铁芯饱和，产生谐波，并有可能引发铁磁谐振，从而影响电力系统的安全和稳定运行。电压过高还会造成电晕损耗的增加，提高供电成本。

（4）电压偏低（高）的治理措施

通过中压线路调压器、串补装置、单相变压器、静止无功发生器、动态调压恢复器、负荷调整、输电线路线径改变、新能源接入等治理装置进行电压的提升。

另外，电压的分布与无功功率的分布有很大关系，后面有机会再聊。