电压偏差过大影响用电设备的功能和寿命
建筑电气同行都知道用电设备合适的输入电压是与配电系统标称电压（nominal voltage）相同值的额定电压（rated voltage），在额定电压规定偏差范围内用电设备可保证其正常功能和使用寿命。
如果测量一下用电设备进线端子处的电压，测出的往往不是其额定电压值，而是稍偏高或偏低一些。这一偏离值被称作电压偏差（voltage deviation）。
建筑电气设计规范和电气产品标准规定只要此电压偏差值在规定范围内对用电设备的工作都是合适的。在我国一般用电设备的电压偏差规定值为 ± 5 %。
当电压偏高时，电动机将因铁芯铁损增大而温度升高；电压偏低时，电动机将因绕组铜损增大而温度升高。而其轴功率输出则是与输入电压的平方成正比的。只要电压偏差不大于 ± 5 %，电动机仍能保证其额定轴功率输出而不超过其允许温升，不缩短其使用寿命。发达国家电动机因材质较优其电压偏差规定值可达 ± 10 %。
我国有些电气规范规定的自复式过欠压保护非但存在自复通电时的危险性，其过电压动作整定值为270 V，电压正偏差高达 + 22. 7 %，大大超过 ± 5 %规定值，恐难保证用电设备的正常功能和使用寿命。
综上所述，过大的电压偏差将影响用电设备的功能和寿命，它是用电电能质量的一个主要指标。在建筑电气的设计安装中应采取措施减小电压偏差，它被称作电压调整（voltage regulation）。
遗憾的是在现时我国的设计和安装验收中，对电压调整没有给予应有的重视，导致用户在用电中一些不应有的损失。笔者对此了解不多，愿抛砖引玉，陈述一孔之见，供同行批评指正，也提请同行的重视，展开讨论。
公用电网和电气装置产生电压偏差的原因
电压偏差因公用电网和用户电气装置内的电压损失等原因而产生。电压损失的百分数值可简单地以式 (PR+QX) / U2 来计算，式中P、Q分别为系统内的有功负荷及滞后无功负荷，R、X分别为系统内的电阻及感抗，U为电网和装置的标称电压。式中QX产生电压损失远大于PR，所以电网和装置内应具备充足的可调整的超前无功功率以减少式中QX产生电压损失的影响，起到电源系统的电压调整作用。
我国改革开放前，用电电压偏差大，主要原因就是当时国家经济状况欠佳，电网和装置缺乏超前无功功率。
10 kV配电变压器调压开关的电压调整作用
用户配电变压器铭牌上通常有10 kV ± 5 % / 0. 4 kV之类的标志。它说明该变压器是用于10 kV标称电压的电网内的，其二次侧空载线电压为400 V。为使一次侧绕组的匝数与10 kV电网进线电压水平相适应，在一次侧绕组内设有在不带电条件下调整5 % 额定电压绕组匝数的无激磁调压开关（以下简称调压开关）。
图1所示为星形结线一次侧绕组的调压开关的接线简图，3个调压开关是联动的：当10 kV进线电压偏高时将开关调在 + 5 % 位置，以增加绕组匝数；当电压偏低时调在 - 5 % 位置，以减少绕组匝数，使变压器二次侧绕组的空载输出电压接近230 / 400 V，从而起到了电压调整的作用。如果调压开关为2 × 2. 5 %，则电压可调整得更精细一些。
调压开关设在变压器高压侧是因为高压侧电流小，便于调压开关的制作。从图1也可知对于一次侧绕组为星形结线的配电变压器，其调压开关位于绕组电压的低端，承受的电压水平低，且结构也较简单，较易制作。如果绕组为三角形结线则情况要复杂得多。笔者忖度这可能是过去前苏联广泛采用Y，yn12结线配电变压器的原因之一。
变压器调压开关位置不正确增大了电压偏差
为使用电设备的输入电压不超过规定电压偏差值需满足两个条件：一是使自变压器引出的低压配电线路的电压损失在合理范围内，这是电气装置设计人员的工作；二是上述配电变压器一次侧绕组的调压开关位置需与变压器处10 kV进线的电压水平相适应，两绕组的匝数比使其二次侧首端输出空载电压接近230 / 400 V，满载电压接近220 / 380 V，这是电气装置施工和验收人员的工作。
在笔者多年的工作体验中发现用电设备电压偏差过大的起因不少，是后一条件未满足，即配电变压器的调压开关位置不正确。
例如一工厂的接触焊机（电阻焊机）常将贵重焊体的焊点熔穿，使焊体成为废品。笔者在现场发现原因是焊机输入电压过高，而输入电压过高的原因竟是配电变压器调压开关位置不正确。将开关位置自0改至 + 5 % 位置后焊机就正常工作不再出废品了。
这种因变压器调压开关位置不正确引起的电压偏差过大，影响正常生产的情况笔者在一些工厂里屡见不鲜。
配电变压器调压开关位置不正确的原因
视10 kV用户距地区区域变电所远近不同，有的10 kV电源进线电压高些，有的低些。为此在用户配电变电所施工验收时应检测一下10 kV进线电压，正确选择变压器调压开关位置，如图2所示，以保证变压器二次侧合适的输出电压水平。
遗憾的是这极其重要的一步在施工和验收中往往未受到应有的重视。例如笔者的住宅位于配电线路的中间位置，测得的用电电压竟为237 V，偏差达 + 8 %，可以想象线路首端住宅的电压偏差将超过 + 10 %，调压开关位置肯定不正确。
在此大幅值过电压长年累月作用下用电设备寿命必然在相当程度上缩短。可悲的是住户蒙受无谓损失自己却毫不知情，哑巴吃黄连！这种情况可能相当普遍。
在变电所的施工安装中一般不愿变动变压器调压开关位置。原因是怕操作不当，增大了调压开关触头接触电阻引起局部过热，其实这完全是可以避免的。有经验的老电工在调整调压开关位置后总要将调压开关旋转手柄再来回稍旋动几下使其接触更臻良好，避免触头过热的发生。而不敢正确调整调压开关使电压偏差过大，却是对用户的极大不负责任。
序列标题资质考试错误考题对电压调整理念的误导
有位同行给笔者看2014年设计资质考试的一道考题，抄录如下：
某车间变电所配一台1 600 kVA、10 kV ± 2 × 2. 5 % / 0. 4 kV、阻抗电压为6 % 的变压器，低压母线装设300 kvar并联补偿电容器，正常时全部投入。
问题：欲从变电所低压母线去远端设备配电线路的最大电压损失为5 %，至近端设备馈电线路的最小电压损失为0. 95 %，变压器满负荷电压损失为2 %，用电设备允许电压偏差在 ± 5 % 以内。计算并且判断变压器分接头为哪一项：a. + 5%；b. 0；c. - 2. 5 %；d. - 5 %。
笔者看完考题后无法解答这道题。变压器调压开关位置只需适应10 kV进线的电压水平即可，如本文图2所示。
使变压器二次侧输出电压符合低压电气装置标称电压要求，即变压器二次侧空载输出电压为230 / 400 V，在此前提下，正确设计低压系统，校验其电压损失，使用电设备输入电压偏差不大于 ± 5 %。变压器调压开关位置与低压配电系统的一些技术参数毫无关系，考题中将变压器调压开关位置的选择决定于低压配电线路的数据，让被考人员进行复杂的计算，显然有误。
这一错误考题说明了我国建筑电气中电压调整理论水平上的差距，也正是这一不当考题促使笔者献丑本文，呼吁同行重视建筑电气中的电压水平和电压调整的检验。
施工验收规范中应增加电压水平的检验
用电设备电压水平过多地偏高或偏低，不致危及人身安全，却长年累月影响用电设备的功能和寿命。这一长期的不良影响往往因不被人们察觉而不被重视，遗憾的是我国建筑电气施工验收规范以至IEC 60364标准内的检验（Verification）一章内都未对电气装置的电压水平的检验提出要求，听任过大电压偏差危害用电设备，这恐是建筑电气施工验收中需要高度重视的一个问题。
笔者在我国IEC / TC 64归口委员会上讨论IEC 60364标准内检验一章时每次都提出IEC应补充检验电气装置电压水平的建议，但每次都未引起注意而不予讨论，更没有向IEC反映这一建议。
2014年4月在我国的一次建筑电气交流会上，IEC / TC 64主席Tison先生接受了我国《建筑电气》杂志的专访。他委婉地表示：“TC64并未听到太多来自中国的声音”，“中国几乎没有参与到制定IEC 60364的共识之中”。作为多年从事IEC / TC 64标准归口工作的一员，笔者对Tison先生的期望既感谢也惭愧。
以上文陈述的建议IEC / TC 64补充规定建筑物电气装置电压水平检验的要求为例，中国不是没有“声音”，而是沟通渠道不够通畅，IEC / TC 64没有听到中国的一些“声音”，我国IEC / TC 64归口委员会近些年来为引进和转化建筑电气国际标准做了大量有益的工作，功莫大焉。
Tison先生的期望说明我国的归口工作还有美中不足之处，笔者衷心希望我国IEC / TC 64归口工作在已取得成绩的基础上百尺竿头更上一层楼，多多反映中国的“声音”，多多参与制定IEC 60634标准的工作，提高我国建筑电气在国际上的声誉。
会员中心
