配電線路距離控制與電壓降

2018-05-14 14:55:58 電力圈　點擊量：評論 (0)

電力線路的電壓降是因為導體存在電阻。正因為此，所以不管導體采用哪種材料（銅，鋁）都會造成線路一定的電壓損耗，而這種損耗（壓降）不大于本身電壓的5%時一般是不會對線路的電力驅動產生后果的。

一.電力線路為何會產生“電壓降”？

二.在哪些場合需要考慮電壓降?

一般來說，線路長度不很長的場合，由于電壓降非常有限，往往可以忽略“壓降”的問題，例如線路只有幾十米。但是，在一些較長的電力線路上如果忽略了電纜壓降，電纜敷設后在啟動設備可能會因電壓太低，根本啟動不了設備；或設備雖能啟動，但處于低電壓運行狀態(tài)，時間長了損壞設備。

較長電力線路需要考慮壓降的問題。所謂“長線路”一般是指電纜線路大于500米。對電壓精度要求較高的場合也要考慮壓降。

三.如何計算電力線路的壓降？

1.架空線路電壓降

根據規(guī)程規(guī)范；10kv等級線路一般不超過半徑15km，是包括支線的長度。

同時供電質量，電壓降是正負7%。

例子；U=10kv L=15000m S=LGJ-240mm2 鋁電阻率0.0315mm.m COSφ=0.8

P=1150kw Q=863kvar 10kv電抗X=0.35Ω.km=0.35*15=5.25Ω

求電阻 R=ρ*L/S=0.0315*15000/240=1.97Ω

根據電壓損失公式；

△U=P*R+Q*X/U（kv）=1150*1.97+863*5.25/10=2266+4731/10=6997/10=699.7v

△U%=△U/U*100=（699.7/10000）*100=7%

10kv線路半徑15km選240mm2鋁導線架空敷設，理論COSφ=0.8 ，末端電壓降控制7%，可帶負荷1150kw。

各電壓等級供電半徑取決于以下2個因素的影響：

1、電壓等級（電壓等級越高，供電半徑相對較大）

2、用戶終端密集度（即：電力負載越多，供電半徑越小）

0.4千伏線路供電半徑在市區(qū)不宜大于300米。近郊地區(qū)不宜大于500米。接戶線長度不宜超過20米，當超過250米時,每100米加大一級電纜。 110kV供電線路一般不超過60km；35kV供電線路一般不超過30km。

2.電纜線路電壓降：

計算電壓降公式U降=√3I(R cosΦ+XsinΦ)

U降---線電壓壓降 I—是負荷的線電流cosΦ---負荷功率因數

X---線路的電抗 R---線路電阻 R =ρ×L/S

其中： ρ—導體電阻率，銅芯電纜用0.0175代入，鋁導體用0.0283代入

這個電阻率是常溫200C來計算，但是隨著溫度的升高（環(huán)境溫度和電流變大導體也會發(fā)熱），電阻也會發(fā)生變化。而且現在的電纜截面大多要比標稱的要小些，還有我們使用的電纜如果是絞線，實際的長度要比導線長度的要長2%--3%，綜合因素很多。這里以此數據估算，要比實際損耗偏小點，即選擇電纜的線徑或是長度要留有適當的裕度。

L—線路長度，用“米”代入 S—電纜的標稱截面（mm2）

X電抗的數據需要是電纜廠家提供，我們用的低壓電纜（380V/220v）以0.06*10-3Ω/M 來估算

比如說，其中一個項目配電箱計算好負荷大小之后，就要求選用電纜。如果負荷是400A，根據電纜載流量表，我們可以選用銅芯電纜3*185+2*95的電纜，若是選用鋁芯電纜則需要3*240+2*120，即選用鋁芯電纜要比銅芯電纜大一個型號。如果我們用的負荷額定電壓是380V，變壓器空載電壓（選用在中間檔位）是400V。現在選用是鋁芯電纜，線路長度以1000米來計算，在滿負荷運行的情況下（滿足高峰期施工），則線路末端的電壓降：（平均功率因數以0.8估算）

U降=√3I(R cosΦ+XsinΦ)= √3*400*（0.0283*1000*0.8/240+0.06*10-3*1000*0.6）≈90.27，可見配電箱端電壓是400-90.27=309.27V，根本是滿足不了負載使用要求。如果要求線路電壓在5%內上下浮動，即線路末端電壓是380-380*5%=361V，則線路壓降是400—361=39V，根據以上公式，

即U降=√3I(R cosΦ+XsinΦ)= √3I(ρ* cosΦ*L/S+0.06*10-3*L*sinΦ),則可知L=U降/√3I*（ρ* cosΦ/s+0.06*10-3*sinΦ）

=39/√3*400 * (0.0283*0.8/240+0.06*10-3*0.6)≈432米

即電纜在432米以內，電壓降≧39V，滿足361V電壓的要求。

3.線路的損耗

在三相四線路輸送線路中，三相平衡時線路損耗較小，相反三相電流不平衡時會使線損增大。因為在三相負載均衡的情況下，中性線電流基本是零，零線上的損耗基本上就會很小。其實電力電纜的損耗計算，還要考慮集膚效應和鄰近效應的影響。當然還有電纜的阻值也會隨著負荷的增多，溫度升高，電阻變大。計算起來也很麻煩，這里也忽略不計。所以三相四線電纜線路有功損耗（當然還有無功損耗）計算如下：

P損=3I2R+I02R0

I—線電流 R—每相電阻 I0—零線電流R0---零線電阻

上述公式，當線路負荷不均等時，也可以分相來計算。

還以上述數據例子，通過選用電纜的長短和不同材質電纜的幾種情況來分析線路的損耗：

1）I--線路均等線電流400A(簡化計算，設三相負荷平衡，I0=0)，選用電纜長度L=250米的鋁芯電纜3*240+2*120，則線損P鋁損=3I2R+I02R0=3*4002*0.0283*250/240≈14.15KW ○1。改用電纜長度400米，P鋁損=3I2R+I02R0=3*4002*0.0283*400/240≈22.64KW ○2

以此項目使用時間一年，每天10小時，每度1元來計算，則長度400米比250米的損耗增加是365*10*(22.64-14.15)*1≈3.1萬元。

2）將以上事例中的電纜改用銅芯的，其他數據不變，比較損耗的變化。

即P銅損=3I2R+I02R=3*4002*0.0175*250/240≈8.75KW ○3再將電纜長度變?yōu)?00米，則P銅損=3I2R+I02R=3*4002*0.0175*400/240≈14KW ○4

計算使用銅質電纜一年的損耗量（14-8.75）*365*10*1≈1.9萬元。

3）若是使用電纜長度不變，觀察使用材質不同時一年的電費差別：

250米時：（○1-○3）*365*10*1≈2.1萬元，

400米時：（○2-○4）*365*10*1≈3.2萬元

而實際消耗的有功功率P=√3UIcosΦ=1.732*0.38*400*0.8=210.61KW

一年使用電費：210.61*365*10*1≈76.9萬元

以上只是以其中某條線路合理使用來估算，其實現場電纜線路使用和分布的情況錯綜復雜，遠遠不止于一條線路（線路愈多，損耗越多，而固有消耗的功率是不變的），多個幾條線路損耗就可能會很多，使用不當達到10萬元都有可能。可見電纜越長、電纜越小（電阻大），負荷越多（電流大），壓降和損耗都會增大很多。

遇到電壓偏低：

1.可以適當的減少非重要負荷的使用，即躲開施工高峰期。