中国科技信息2007 年第2 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jan.2007 能源及环境
100W220V 的灯泡，当其两端的工作
电压在允许偏差内变化时，其工作电
流、功率有何变化？
已知：该灯泡在额定电压为220V
时，灯泡的额定功率为1 0 0 W 。根据
P = U I ，则该灯泡的额定电流为：
I=P/U=100W/220V ≈ 0.45A
该灯泡的额定电阻为：
R=U/I=U/ （P / U）=U 2/P=484
Ω
在正常工作的情况下，可以认为
该灯泡的额定电阻值是固定不变的。
那么：
（1）当其两端的工作电压偏高
7 % 时，则通过该灯泡的电流为：
I=U/I=220（1+7%）/484 ≈ 0.
49 (A)
该灯泡实际消耗的功率为：
P =U2/R =[220（1 + 7 % ）] 2/
484=114.5 (W)
（2）当其两端的工作电压偏低
1 0 % 时，通过该灯泡的工作电流为：
I=220（1-10%）/484=0.41 (A)
该灯泡实际消耗的功率为：
P=[220（1-10%）]2/484=81 (W)
结论：在电阻电路中，电阻消耗
的功率与加在电阻两端的电压的平方成
正比。推而言之，对于同一负载，其
工作电压波动变化时，将导致其工作
电流成正比例的变化，消耗的功率与
其工作电压的平方成正比。对于一般
性的旋转设备，上述结论也是适用
的。需要指出的是：对于特殊性的旋
转设备（如高精度类加工机床等），
因配备有恒定装置，其输出功率受电
压影响较小，但其占整体用电量的比
系统电压的波动变化
对电网经济运行的影响
王国强中国石化集团江汉油田水电厂433123
供电系统的电压变化对负载能耗的影响是显
而易见的，利用这种特性，供电企业可以在系
统电压的波动变化上探索能产生更多经济效
益的运行规则。
系统电压;波动变化;影响;经济效益
1 引言
所谓电网的经济运行，就是使电
网处于能产生最佳经济效益的运行状
态。电网的经济运行涉及的内容非常宽
泛，笔者仅从系统电压的波动变化这一
因素对其形成的影响进行探讨。为了防
止产生歧义，文本所讨论的系统电压的
波动变化，均限定在国家电力规程所规
定的电压允许偏差范围之内，即用户受
电端的供电电压允许偏差为：35 千伏
及以上电压等级，电压正负差的绝对值
之和不超过额定值的10%；10 千伏及以
下三相供电的，为额定值的± 7%；220
伏单相供电的，为额定值的+ 7 % 、－
10%。
2 单一负载因工作电压的波动变化所
产生的影响
首先说一下电阻负载。电阻是导
体的一种物理属性，在实际工作中，
虽然常常用欧姆定律来测算电阻，但
导体电阻值的大小在正常情况下与加在
其两端的电压的大小、及通过导体的
电流的大小没有直接的关系。
下面举例讨论电阻负载在工作电压
波动变化时的工作情况：一只标识为
例也相对较小，故在本文讨论中不予
考虑。
3 电网电压的波动变化对电网负载的
影响
对于电网而言，其负载的性质是
复杂多样的，其中既有上述的电阻性
负载，也有电感性负载，还有电容性
负载。
对于电感性负载而言，其感抗X L
的大小决定着其负载电流的大小。而
感抗XL 的大小只与供电频率和电感值
的大小有关，即：X L= 2 π f L 。
对于电容性负载而言，其容抗X C
的大小决定着其负载电流的大小。而
容抗XC 的大小只与供电频率和电容值
的大小有关，即：X C=1/ （2 π f C ）。
我国供电工频的标准为50Hz，而
电感值和电容值的大小在其制造完成后
也是相对固定的，所以其感抗XL 与容
抗X C 值也是相对固定的。
实际上，电网的负载通常是综合
性的，对于电阻、电感、电容串联
的负载， 其阻抗：
对于电阻、电感串联后与补偿电
容并联组成的负载，其负载阻抗：
无论其组合是如何的复杂多变，
对于电网的一个固定负载而言，其瞬
间的工作阻抗Z 是一个相对固定的
值，通常的情况下，它不随电压、电
流的变化而发生改变。在电网电压稳
定的情况下，它决定着负载的功率因
数、电流大小、功耗多少等等，其工作
情况虽有非常复杂的内涵，但总体上是
遵从于欧姆定律的，即电网的负载电
流：I = U / Z 。
这与前面所讨论的“单一负载因
工作电压的波动变化所产生的影响”
的原理基本相通，其结论也大致相
同，即电网的同一负载的功率与电网
系统电压的平方成正比。其系统电压
升高，将导致负载电流增大、负载消
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耗的功率也增大。有一点需要指出的
是,电抗并不消耗电能,只是能量在电感
(或电容)与电源之间的相互转换。
4 系统电压的波动变化对电网经济运
行的影响
由于电网负载的阻抗在每一个瞬间
都是相对固定的，其大小并不因系统电
压与工作电流而发生改变，为了讨论的
方便，可以认为其是相对不变的，因而
其功率因数也是相对不变的，电网负载
对有功功率的消耗将随系统电压的平方
成正比地发生改变。那么，系统电压在
正波动运行状态时，电网输出的有功功
率增大等于增加了电的销售量，这无疑
是推进电网经济运行的有效途径。但是
针对电网的具体情况，还需要进行慎重
的考虑。
4.1 对变压器最佳负载率的影响的
考虑
无论哪一级的用电负载，都可以
把它的来电端的变压器看作是供电电
源。变压器的最佳负载率通常为
6 0 % ，所以变压器的平均负载率越接
近6 0 % 则越经济。当变压器的负载率
小于6 0 % 时，系统电压的正波动变化
一方面使电源变压器更靠近经济运行，
一方面可为企业供更多的电，从而创
造更多的经济价值。而当变压器的负
载率大于7 0 % 后，由于变压器的铜损
等急剧增大，严重时甚至会导致供电
电压的下降，使电源变压器逐步远离
经济运行，故此时系统电压应考虑在
标准电压或负波动变化上运行。
4.2 对因电网容量的变化而影响供
电价格的考虑
目前，国家对大型用户采取的是
两部制电价（所谓“两部制电价”是指
由基本容量费和电量电价两部分组成的
结费方式），所以电网运行容量的选择
对其经济运行有着重要的影响。对于一
个供电网而言，其总体容量是相对固定
的。一般来说，低一级供电系统的容量
要大于高一级系统的容量，电网的最大
容量就是该供电系统内最高等级系统的
变压器的容量之和。当用电负荷大于最
高等级供电系统运行的变压器的容量
时，就要更换更大容量的变压器或并网
运行同级备用的电压器，甚至“拉负荷”
停电。如果将系统电压向允许的负波
动进行变化，比如将低压供电系统在
标准电压上降低5%，则整个电网消耗
的功率将减少近1 0 % ，从而尽可能躲
过用电高峰，确保电网的安全运行，
减少因增大电网容量而支付的基本容量
费。
4.3 对电网损耗影响的考虑
系统电压偏高时，将导致负载电流
增大。负载电流增大，会导致变损、线
损等增大。一般来说，电网的损耗主要
有变损、线损和其它相关的配电设施所
造成的损耗。这些变配电设施的电阻值
是相对固定的，它们大多串联在供电回
路中。通过导体的电流升高，则其压降
升高，故其损耗增大。当变压器负载率
在60% 以下时，其增大的损耗损失远没
有增大的电的销售量所带来的经济收益
大，故此时系统电压在正波动上运行
时，基本上可以不考虑其增大的损耗。
当变压器的负载率大于70%，特别是当
变压器因过载而导致电网电压下降时，
电网的损耗十分惊人，故此时系统电压
在负波动上运行对其损耗的降低是不言
而喻的。
4.4 对因用电价格影响经济效益的
考虑
如果是相同的供电量，可因不同
的用电价格而产生不同的经济效益。
就目前而言，我国的用电性质分类较
多，而不同性质的用电类型其价格是不
同的。根据当前企业实行精细化管理的
要求，可以测算出每个供电变压器的供
电单价，当用电负荷偏重时，对供电单
价相对偏低的变压器实行电压负波动运
行，而对供电单价相对偏高的变压器实
行电压正波动运行，可以获取良好的经
济效益。必须指出的是：该项条目要综
合考虑前面所讨论的3 种情况后再做决
定。
作者简介
王国强(1970 — )，男，1995 年武汉大学
本科毕业，获学士学位，现在江汉油田水电
厂从事水电管理工作。
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发生了显著变化。这些仪表由于采用
电子元器件，其阻抗值较小，单台仪
表的视在损耗由以前的数10VA 减少到
1 V A 左右。如果选择的互感器二次容
量较大，则由于实际负载达不到额定
负载的2 5 % ，就会影响到互感器的误
差限值。另一方面，如果回路中仪表
数量较多，负载较大，这时选择的电
流互感容量如果比较小，使实际负载
超过额定负载的100%，同样也会影响
到电流互感器的误差。因此，在选择
电流互感器时，应充分考虑计量二次
回路的负载情况，在计算的基础上选
择二次容量合适的电流互感器。
7.6 开展计量点的综合误差分析，
提倡计量装置的成组整体校验
应积极开展计量点综合误差分析工
作。根据前文的分析可以知道，即使
选择的电流互感器、电能表的准确度
都比较高，也还是有可能使计量装置
的综合误差比较大。因此，要积极开
展计量点综合误差分析工作，对综合
误差较大的计量装置应及时改造。另
一方面，建议在有条件的情况下，对
互感器、电能表成组进行校验调整，
确保计量装置综合误差在规程规定的范
围内。
8 结束语
低压电能计量装置数量多，分布
广，计量仪表、互感器的品种、门
类繁多，而且计量装置在设计、选
型、安装使用的过程中环节多，这些
因素对选配和管理计量装置带来了诸多
不利影响，应引起电力企业各级用电管
理部门和计量管理部门的高度重视。电
力企业用电管理部门和计量管理部门应
加强对低压电能计量装置的规范管理工
作，统一配置原则和施工接线工艺，做
好低压电能计量装置现场运行情况的调
查研究，积极开展计量装置综合误差分
析工作，只有这样，才能保证低压电能
计量装置的准确可靠运行。
参考资料：从杂志上找的