配电线路距离的控制与电压降计算

时间：2024-08-21来源：佚名

不管导体采用哪种材料，都会造成线路一定的电压损耗，这种损耗称为电压降。如果电压降大于本身电压的5%时，就会对线路终端设备使用产生影响。如果忽略了电压降，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。对电压精度要求较高的场合也要考虑压降。短线路，电压降可以忽略；较长线路就要注意电压降的计算，就是说线路距离的控制，可以有效控制电压降值。

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）

根据相关规范：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%。110kV供电线路一般不超过60km；35kV供电线路一般不超过30km。0.4kV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；当超过250米时，每100米加大一级电缆。接户线长度不宜超过20米。

计算电力线路的压降，先选取导线再计算压降，选择导线的原则：

▲近距离按发热条件限制导线截面(安全载流量)

▲远距离在安全载流量的基础上，按电压损失条件选择导线截面，要保证负荷点的工作电压在合格范围

▲大负荷按经济电流密度选择

▲为保证导线长时间连续运行，所允许的电流密度称安全载流量。一般规定是：铜线选5～8A/mm²；铝线选3～5A/mm²。安全载流量还要根据导线的芯线使用环境的极限温度、冷却条件、敷设条件等综合因素决定。一般情况下，距离短、截面积小、散热好、气温低等，导线的导电能力强些，安全载流选上限；距离长、截面积大、散热不好、气温高、自然环境差等，导线的导电能力弱些，安全载流选下限；如导电能力，裸导线强于绝缘线，架空线强于电缆，埋于地下的电缆强于敷设在地面的电缆等等。

计算举例：

一、架空线路电压降

例：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%

得出：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。

二、电缆线路电压降

例如380V的线路，如果电压降为19V，也即电路电压不低于361V，就不会有很大的问题。当然我们是希望这种压力降越小越好。因为压力间本身是一种电力损耗，虽然是不可避免，但我们总希望压力降是处于一个可接受的范围内。

一般来说，计算线路的压降并不复杂，可按以下步骤：

1、计算线路电流I

I= P/1.732×U×cosθ

其中：P-功率(千瓦)；U-电压(kV)；cosθ-功率因素(0.8～0.85)

2、计算线路电阻R

R=ρ×L/S

其中：ρ-导体电阻率(铜芯电缆ρ=0.01740，铝导体ρ=0.0283)；L-线路长度(米)；S-电缆的标称截面

3、计算线路压降(最简单实用)：

ΔU=I×R

线路压降计算公式：△U=2*I*R，I-线路电流；L-线路长度

4、电压降根据下列条件计算：

Vd-电压降，Vd=KxIxLxV0(v)

其中：I-工作电流或计算电流(A)；L-线路长度(m)；V0-表内电压(V/A.m)；K：三相四线 K=√3 单相K=1。

环境温度40℃；导线温度70~90℃；电缆排列：单芯，S=2D；功率因数cosθ=0.8；末端允许降压降百分数≤5%。

单相时允许电压降：Vd=220Vx5%=11V

三相时允许电压降：Vd=380Vx5%=19V

举例：

题1：50kW 300米，采用25MM2线是否可行？

采用vv电缆25铜芯：

去线阻为R=0.01(300/25)=0.2，

其压降为U=0.2*100=20；

单线压降为20V，2相为40V，变压器低压端电压为400V；

400-40=360V

铝线R=0.0283(300/35)=0.25；

其压降为U=0.25*100=25；

末端为350V

连续长时间运行对电机有影响，建议使用35铜芯或者50铝线。

25铜芯其压降U

=0.0172(300/35)=0.147(≈15V)15*2=30，

末端为370V；

铝线U=0.0283(300/50)=0.17，17*2=34，末端为366V

可以正常使用(变压器电压段电压为400V)

50kW负荷额定电流

I=P/1.732UcosΦ=50/1.732/0.38/0.8=50/0.53=94A

按安全载流量可采用25mm2的铜电缆算电压损失：

R＝ρ(L/S)=0.017X300/25=0.2Ω

电压损失U=IR=94X0.2=18V

如果用35mm2的铜电缆，算电压损失：

R＝ρ(L/S)=0.017X300/35=0.15欧

电压损失U=IR=94X1.15=14V

题2：55变压器，低压柜在距离变压器200米处。问变压器到低压柜电压需达到390V，需多粗电缆？

55KVA变压器额定输出电流(端电压400V)：

I＝P/1.732/U＝55/1.732/0.4≈80(A)

距离L＝200米，200米处允许电压为380V时，线与线电压降为20V，单根导线电压降U＝10V，铜芯电线阻率ρ＝0.0172，

单根线阻R＝U/I＝10/80＝0.125(Ω)

单根导线截面：

S＝ρ×L/R＝0.0172×200/0.125≈32(平方)

取35平方铜芯电线

55KVA的变压器，最大工作电流约80A，输出电压400V。

结论：如果到达配电柜的电压要求不低于380V的话，可用35平方铜电缆或50平方铝电缆。如果到达配电柜的电压要求不低于390V的话，可用70平方铜电缆或95平方铝电缆。如果到达配电柜的电压要求不低于370V的话，可用25平方铜电缆或35平方铝电缆。

三、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，即躲开高峰期。