配电线路距离控制与电压降

知识点：配电线路

一.电力线路为何会产生“电压降”？

电力线路的电压降是因为导体存在电阻。正因为此，所以不管导体采用哪种材料（铜，铝）都会造成线路一定的电压损耗，而这种损耗（压降）不大于本身电压的5%时一般是不会对线路的电力驱动产生后果的。

二.在哪些场合需要考虑电压降?

一般来说，线路长度不很长的场合，由于电压降非常有限，往往可以忽略“压降”的问题，例如线路只有几十米。但是，在一些较长的电力线路上如果忽略了电缆压降，电缆敷设后在启动设备可能会因电压太低，根本启动不了设备；或设备虽能启动，但处于低电压运行状态，时间长了损坏设备。

较长电力线路需要考虑压降的问题。所谓“长线路”一般是指电缆线路大于500米。对电压精度要求较高的场合也要考虑压降。

三.如何计算电力线路的压降？

1.架空线路电压降

根据规程规范；10kv等级线路一般不超过半径15km，是包括支线的长度。

同时供电质量，电压降是正负7%。

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

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

求电阻 R=ρ*L/S=0.0315*15000/240=1.97Ω

根据电压损失公式；

△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线路半径15km选240mm2铝导线架空敷设，理论COSφ=0.8 ，末端电压降控制7%，可带负荷1150kw。

各电压等级供电半径取决于以下2个因素的影响：

1、电压等级（电压等级越高，供电半径相对较大）

2、用户终端密集度（即：电力负载越多，供电半径越小）

0.4千伏线路供电半径在市区不宜大于300米。近郊地区不宜大于500米。接户线长度不宜超过20米，当超过250米时,每100米加大一级电缆。110kV供电线路一般不超过60km；35kV供电线路一般不超过30km。

2.电缆线路电压降

计算电压降公式U降=√3I(R cosΦ+XsinΦ)

U降---线电压压降 I—是负荷的线电流cosΦ---负荷功率因数

X---线路的电抗 R---线路电阻 R =ρ×L/S

其中：ρ—导体电阻率，铜芯电缆用0.0175代入，铝导体用0.0283代入

这个电阻率是常温200C来计算，但是随着温度的升高（环境温度和电流变大导体也会发热），电阻也会发生变化。而且现在的电缆截面大多要比标称的要小些，还有我们使用的电缆如果是绞线，实际的长度要比导线长度的要长2%--3%，综合因素很多。这里以此数据估算，要比实际损耗偏小点，即选择电缆的线径或是长度要留有适当的裕度。

L—线路长度，用“米”代入 S—电缆的标称截面（mm2）

X 电抗的数据需要是电缆厂家提供，我们用的低压电缆（380V/220v）以0.06*10-3Ω/M 来估算

比如说，其中一个项目配电箱计算好负荷大小之后，就要求选用电缆。如果负荷是400A，根据电缆载流量表，我们可以选用铜芯电缆3*185+2*95的电缆，若是选用铝芯电缆则需要3*240+2*120，即选用铝芯电缆要比铜芯电缆大一个型号。如果我们用的负荷额定电压是380V，变压器空载电压（选用在中间档位）是400V。现在选用是铝芯电缆，线路长度以1000米来计算，在满负荷运行的情况下（满足高峰期施工），则线路末端的电压降：（平均功率因数以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，可见配电箱端电压是400-90.27=309.27V，根本是满足不了负载使用要求。如果要求线路电压在5%内上下浮动，即线路末端电压是380-380*5%=361V，则线路压降是400—361=39V，根据以上公式，

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

即电缆在432米以内，电压降≧39V，满足361V电压的要求。

3.线路的损耗

在三相四线路输送线路中，三相平衡时线路损耗较小，相反三相电流不平衡时会使线损增大。因为在三相负载均衡的情况下，中性线电流基本是零，零线上的损耗基本上就会很小。其实电力电缆的损耗计算，还要考虑集肤效应和邻近效应的影响。当然还有电缆的阻值也会随着负荷的增多，温度升高，电阻变大。计算起来也很麻烦，这里也忽略不计。所以三相四线电缆线路有功损耗（当然还有无功损耗）计算如下：

P损=3I2R+I02R0

I—线电流 R—每相电阻 I0—零线电流R0---零线电阻

上述公式，当线路负荷不均等时，也可以分相来计算。

还以上述数据例子，通过选用电缆的长短和不同材质电缆的几种情况来分析线路的损耗：

1）I--线路均等线电流400A(简化计算，设三相负荷平衡，I0=0)，选用电缆长度L=250米的铝芯电缆3*240+2*120，则线损P铝损=3I2R+I02R0=3*4002*0.0283*250/240≈14.15KW ○1。改用电缆长度400米，P铝损=3I2R+I02R0=3*4002*0.0283*400/240≈22.64KW ○2

以此项目使用时间一年，每天10小时，每度1元来计算，则长度400米比250米的损耗增加是365*10*(22.64-14.15)*1≈3.1万元。

2）将以上事例中的电缆改用铜芯的，其他数据不变，比较损耗的变化。

即P铜损=3I2R+I02R=3*4002*0.0175*250/240≈8.75KW ○3再将电缆长度变为400米，则P铜损=3I2R+I02R=3*4002*0.0175*400/240≈14KW ○4

计算使用铜质电缆一年的损耗量（14-8.75）*365*10*1≈1.9万元。

3）若是使用电缆长度不变，观察使用材质不同时一年的电费差别：

250米时：（○1-○3）*365*10*1≈2.1万元，

400米时：（○2-○4）*365*10*1≈3.2万元

而实际消耗的有功功率P=√3UIcosΦ=1.732*0.38*400*0.8=210.61KW

一年使用电费：210.61*365*10*1≈76.9万元

以上只是以其中某条线路合理使用来估算，其实现场电缆线路使用和分布的情况错综复杂，远远不止于一条线路（线路愈多，损耗越多，而固有消耗的功率是不变的），多个几条线路损耗就可能会很多，使用不当达到10万元都有可能。可见电缆越长、电缆越小（电阻大），负荷越多（电流大），压降和损耗都会增大很多。

遇到电压偏低：

1.可以适当的减少非重要负荷的使用，即躲开施工高峰期。

2.将使用电缆截面适当的增大和长度适当的减小（这个在项目开工之前就要计算）

3.可以将变压器的档位适当的调整。

4.加装功率补偿装置，减少无功损耗。

所以项目使用电缆，要综合分析，有的时候虽然电缆加大或是选用铜质电缆可能会增加些费用，但这是一次性投入，电缆使用和维护的好，可以使用二三十年。 

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