定義

電壓偏差係指實際運行電壓對系統標稱電壓的偏差相對值，通常以百分值表示。電壓偏差值之計算，如 (1) 式所示。

(1)

典型值

一般而言，電力設備與電子裝置皆被設計於特定工作電壓範圍，一旦供電電壓超出工作電壓範圍，輕則產生設備異常或跳機，重則可能導致設備損壞，甚至設備起火等安全問題。引起電壓偏差常見之原因：

(1) 負載運行時具有高虛功率需求。
(2) 三相四線式供電系統因單相負載不平衡運行，導致中性點電壓偏移。
(3) 供電距離超過合理的供電半徑。
(4) 供電線路導線截面選擇不當，線路電壓降大。
(5) 供電線路過負荷運行。
(6) 系統存在大量雜散電流，於使線路末端電壓提升。
(7) 調壓措施缺乏或使用不當，如變壓器分頭擺放位置不當等。
(8) 系統功率因數補償電容器未採用自動補償控制投切。

影響

(1) 電壓偏差對感應電動機的影響

電動機轉距與端電壓的平方成正比，當電壓出現正偏差時，電動機端電壓升高，其激磁電流和溫升也增加。設備絕緣受到過電壓和溫升的威脅，影響其絕緣材料及使用壽命；當電壓出現負偏差時，實際轉矩大幅下降，轉速降低，導致生產品質和產能下降，對於定功率負載，其負載電流將會增加，除了產生額外損耗及溫升外，亦直接影響電動機的使用壽命。

(2) 電壓偏差對照明設備的影響

螢光燈、日光燈及鎢絲燈泡等照明設備的發光效率受電壓影響較大，因此，電壓降低會引起照明設備的效率降低，造成照度不足，影響照明效果；當電壓過低時，會導致氣體放電光源的照明裝置不能正常點燃，甚至燒毀燈絲；另一方面，照明設備的工作壽命也受電壓的影響很大，當電壓偏高時，照明設備的使用壽命將大幅縮短。

(3) 電壓偏差對精密電子儀器及設備的影響

隨著數位資訊系統大規模的應用和自動控制系統應用的精確度提升，當供電系統產生電壓偏差可影響精密機床、機器人等精密儀器對其驅動過程的精確控制。

(4) 電壓偏差對虛功率補償的影響

供電電壓為負偏差時，虛功率補償電容器組之輸出無功率將減少；當電壓為正偏差時，則可能導致補償電容器受電端電壓大於其額定電壓。

限制值參考

(1) 美國ANSI標準

美國國家標準局，ANSI C84.1-2016中規範供電端於PCC及用戶端允許之電壓偏差範圍，其中偏差範圍區分為範圍A與B，前者適用於正常供電情況；後者適用於緊急供電情況，如表 1所示。電壓偏差範圍依各不同電壓等級區分，其中，於高壓及以上之電壓等級，由於其用戶端通常使用電壓調節設備或有載分接頭切換裝置(On Load Tap Changer, OLTC)調整電壓，故只建議最高偏差值[1]。

偏差範圍電壓等級	範圍A 最高	範圍A 供電端最低	範圍A 用戶端最低	範圍B 最高	範圍B 供電端最低	範圍B 用戶端最低
低壓(LV) (V_s≤ 1 kV)	105%	95%	90%	105.83%	91.67%	86.67%
中壓(MV) (1 kV < V_s<100 kV)	105%	97.53%	90%	105.83%	95%	86.09%
高壓(HV) (100 kV ≤ V_s≤ 230 kV)	最高：105%
特高壓(EHV) (230 kV < V_s< 1000 kV)	最高：105%
超高壓(UHV) (1000 kV ≤ V_s)	最高：110%

表 1 ANSI C84.1-2016電壓偏差範圍建議之限制值參考

(2) 歐州IEC與VDE標準

IEC 61000-2-4-2002標準所制定之電壓偏差範圍，如表 24所示。德國標準VDE 0839-2-4-2003即參考IEC 61000-2-4-2002標準所制訂。

電磁干擾環境	類別1	類別2	類別3
電壓偏差範圍	±8%	±10%	+10% ~ -15% (< 60 s) ±10% (> 60 s)

IEC標準定義之三種電磁干擾環境：
類別1：適用於對電源干擾非常敏感之設備，如實驗室電檢測儀表、自動化設備及電腦設備等。
類別2：適用於一般公用電源耦合點電磁兼容要求之工業環境。
類別3：適用於工業環境之廠內電源耦合點，其具有比類別2高之干擾兼容等級。

表 2 IEC 61000-2-4-2002電壓偏差範圍建議之限制值參考[4]

(3) 歐洲EN標準

EN 50160-2007標準規範電壓偏差不應超出±10%[3]。於正常供電情況下，電壓取樣以10分鐘平均值計算，並以一週為單位，95%之電壓取樣其電壓偏差不應超出±10%，且所有電壓取樣不應超出-15% ~ +10%。

部份情況如電網於故障排除或電壓中斷回復後，其情況超出了供電端的合理控制範圍，不於此限。

(4) 中國GB國家標準

GB/T 12325-2008標準所規範之電壓偏差範圍[4]：

35 kV及以上供電電壓正、負偏差絕對值之和不超過標稱電壓的10%。若如供電電壓上下偏差同號(均為正或負)時，依較大的偏差絕對值作為衡量依據。

20 kV及以下三相供電電壓偏差為標稱電壓的±7%，即允許之電壓偏差範圍為93% ~ 107%。

220 V單相供電電壓偏差為標稱電壓的+7%，-10%，即允許之電壓偏差範圍為90% ~ 107%。

對供電端PCC短路容量較小，供電距離較長以及對供電電壓偏差有特殊要求的用戶，由供、用電雙方協議確定。

參考文獻

[1] Electric Power Systems and Equipment – Voltage Ratings (60 Hertz), ANSI Standard C84.1-2016, Jun. 2016.
[2] Environment – Compatibility Levels in Industrial Plants for Low-Frequency Conducted Disturbances, IEC Standard 61000-2-4-2002, 2016.
[3] Voltage Characteristics in Public Distribution Systems, EN 50160-2007 Standard, 2007.
[4] 電力品質供電電壓偏差，GB/T 12325-2008，中國國家標準，2008。