1.2 电力系统标准电压与电能质量
1.2.1 电力系统标准电压
传输距离和传输功率不变时，电压越高，电流越小，线路上产生的电能损耗和电压损失越小，可以减小导线截面积，降低成本和节省有色金属。但是电压越高，对绝缘的要求越高，成本高，体积大，因此针对不同的传输距离和传输功率都有一种技术经济最合理的电压大小。为了实现工程体系配套，使设备生产标准化和系列化，相关组织和会议制订了很多电压标准，这些标准并不统一。我国在国家标准GB/T 156—2017《标准电压》中对系统和设备的标准电压做了明确规定，我国发电和设备制造都按照此标准执行。表1-1为国家标准GB/T 156—2017《标准电压》中的部分内容。
表1-1 国家标准GB/T 156—2017《标准电压》部分内容
（续）
1.系统标称电压UN
系统标称电压UN是电力系统各个电压等级的电压基准值，是电气设备制定额定电压的依据。由于电流通过线路时会产生电压损失，因此某一电压等级线路上各点的实际运行电压UOP不一定等于系统标称电压，线路首端电压最高，越往末端，运行电压越低。图1-5表示运行电压沿线路分布情况。
图1-5 运行电压沿线路分布情况
2.用电设备额定电压
设备工作于额定状态时，技术和经济指标最优。用电设备可能接于某一线路的任何一个位置，不同位置运行电压不同，为了使设备安全高效运行，对系统和设备两方面都做了要求。对系统方面，要求线路总的电压损失限制在10%以内，首端不高于1.05UN，末端不低于0.95UN。对设备方面，要求设备生产厂家保证设备有±5%的容差率。
由于用电设备接于线路上，因此规定用电设备的额定电压等于系统的标称电压。
3.发电机额定电压
由于发电机接于线路首端，因此发电机额定电压等于线路首端电压，比系统标称电压高5%。
4.变压器额定电压
（1）变压器一次绕组额定电压 变压器一次绕组相当于用电设备，因此一次绕组额定电压等于系统标称电压。当变压器为升压变压器，离发电机较近时，变压器一次绕组额定电压等于发电机额定电压，即等于1.05UN。
（2）变压器二次绕组额定电压 变压器二次绕组额定电压比系统标称电压高10%，其中5%用于补偿变压器内部电压损失，另外5%用于补偿线路电压损失。当变压器离负荷较近，线路较短时，线路电压损失可以忽略不计，此时，变压器二次绕组额定电压比系统标称电压高5%，仅用于补偿变压器内部电压损失。
5.系统平均电压
系统平均电压等于1.05UN，是为了简化计算而取的近似值。
电力系统按照系统标称电压等级进行了划分，1kV以下称为低压系统，1～35kV称为中压系统，35～220kV称为高压系统，220～1000kV称为超高压系统，1000kV及以上称为特高压系统。
例1-1 如图1-6所示，发电机G与3kV线路相连，T1是升压变压器，T2是降压变压器，线路上的电压UN为10kV，电动机M1的额定电压为380V，求发电机G的额定电压，变压器T1、T2的一、二次绕组额定电压。
图1-6 例1-1系统图
解：1）发电机G额定电压：Ur·G=1.05×3kV=3.15kV；
2）变压器T1额定电压：
=1.05×3kV=3.15kV，
=1.1×10kV=11kV；
3）变压器T2额定电压：
=1×10kV=10kV，
=1.05×0.38kV=0.4kV。
1.2.2 电能质量
电能质量是指系统供给用户的电能品质，衡量电能质量的指标有电压偏差、频率偏差、谐波含量和三相不平衡度等。
1.电压偏差
电压偏差是指实际运行电压与系统标称电压之间的相对偏差，定义公式为
电压偏差要控制在允许值之内，否则影响设备正常运行。例如，照明设备电压过高或过低都会影响其使用效果。
2.频率偏差
我国电力系统频率为50Hz，要求频率偏差在±0.2Hz以内。
3.谐波含量
理想交流电为正弦波形，但是由于非线性负载的接入，大量谐波电流注入到电网中，使得电流波形发生畸变，影响设备正常运行，应对谐波进行抑制或补偿。
4.三相不平衡度
当系统带不对称负载时，三相电流不再平衡，不平衡三相电压和电流可以分解为正序、负序和零序三个分量，一般用负序分量与正序分量的百分比来衡量不平衡度。
式中，X-表示电压或电流的负序分量，X+表示电压或电流的正序分量，εX表示不平衡度。
以上各项指标限值在相应标准里都有明确规定。