詳解配電線路距離控制與電壓降
一。電力線路為何會(huì)產(chǎn)生“電壓降”？
電力線路的電壓降是因?yàn)閷?dǎo)體存在電阻。正因?yàn)榇耍圆还軐?dǎo)體采用哪種材料（銅，鋁）都會(huì)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(shí)一般是不會(huì)對(duì)線路的電力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生后果的。
二。在哪些場(chǎng)合需要考慮電壓降？
一般來(lái)說(shuō)，線路長(zhǎng)度不很長(zhǎng)的場(chǎng)合，由于電壓降非常有限，往往可以忽略“壓降”的問(wèn)題，例如線路只有幾十米。但是，在一些較長(zhǎng)的電力線路上如果忽略了電纜壓降，電纜敷設(shè)后在啟動(dòng)設(shè)備可能會(huì)因電壓太低，根本啟動(dòng)不了設(shè)備；或設(shè)備雖能啟動(dòng)，但處于低電壓運(yùn)行狀態(tài)，時(shí)間長(zhǎng)了損壞設(shè)備。
較長(zhǎng)電力線路需要考慮壓降的問(wèn)題。所謂“長(zhǎng)線路”一般是指電纜線路大于500米。對(duì)電壓精度要求較高的場(chǎng)合也要考慮壓降。
三。如何計(jì)算電力線路的壓降？
1.架空線路電壓降
根據(jù)規(guī)程規(guī)范；10kv等級(jí)線路一般不超過(guò)半徑15km，是包括支線的長(zhǎng)度。
同時(shí)供電質(zhì)量，電壓降是正負(fù)7%。
例子；U=10kv L=15000m S=LGJ-240mm2 鋁電阻率0.0315mm.m COSφ=0.8P=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(jù)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(dǎo)線架空敷設(shè)，理論COSφ=0.8 ，末端電壓降控制7%，可帶負(fù)荷1150kw。
各電壓等級(jí)供電半徑取決于以下2個(gè)因素的影響：
1、電壓等級(jí)（電壓等級(jí)越高，供電半徑相對(duì)較大）2、用戶終端密集度（即：電力負(fù)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(zhǎng)度不宜超過(guò)20米，當(dāng)超過(guò)250米時(shí)，每100米加大一級(jí)電纜。 110kV供電線路一般不超過(guò)60km；35kV供電線路一般不超過(guò)30km。
2.電纜線路電壓降：
計(jì)算電壓降公式U降=√3I（R cosΦ+XsinΦ）
U降---線電壓壓降 I—是負(fù)荷的線電流cosΦ---負(fù)荷功率因數(shù)X---線路的電抗 R---線路電阻 R =ρ×L/S
其中： ρ—導(dǎo)體電阻率，銅芯電纜用0.0175代入，鋁導(dǎo)體用0.0283代入這個(gè)電阻率是常溫200C來(lái)計(jì)算，但是隨著溫度的升高（環(huán)境溫度和電流變大導(dǎo)體也會(huì)發(fā)熱），電阻也會(huì)發(fā)生變化。而且現(xiàn)在的電纜截面大多要比標(biāo)稱的要小些，還有我們使用的電纜如果是絞線，實(shí)際的長(zhǎng)度要比導(dǎo)線長(zhǎng)度的要長(zhǎng)2%--3%，綜合因素很多。這里以此數(shù)據(jù)估算，要比實(shí)際損耗偏小點(diǎn)，即選擇電纜的線徑或是長(zhǎng)度要留有適當(dāng)?shù)脑６取?br/>
L—線路長(zhǎng)度，用“米”代入 S—電纜的標(biāo)稱截面（mm2）X 電抗的數(shù)據(jù)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(lái)估算比如說(shuō)，其中一個(gè)項(xiàng)目配電箱計(jì)算好負(fù)荷大小之后，就要求選用電纜。如果負(fù)荷是400A，根據(jù)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(gè)型號(hào)。如果我們用的負(fù)荷額定電壓是380V，變壓器空載電壓（選用在中間檔位）是400V。現(xiàn)在選用是鋁芯電纜，線路長(zhǎng)度以1000米來(lái)計(jì)算，在滿負(fù)荷運(yùn)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(shù)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(jiàn)配電箱端電壓是400-90.27=309.27V，根本是滿足不了負(fù)載使用要求。如果要求線路電壓在5%內(nèi)上下浮動(dòng)，即線路末端電壓是380-380*5%=361V，則線路壓降是400—361=39V，根據(jù)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(nèi)，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(shí)線路損耗較小，相反三相電流不平衡時(shí)會(huì)使線損增大。因?yàn)樵谌嘭?fù)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(huì)很小。其實(shí)電力電纜的損耗計(jì)算，還要考慮集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的影響。當(dāng)然還有電纜的阻值也會(huì)隨著負(fù)荷的增多，溫度升高，電阻變大。計(jì)算起來(lái)也很麻煩，這里也忽略不計(jì)。所以三相四線電纜線路有功損耗（當(dāng)然還有無(wú)功損耗）計(jì)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(dāng)線路負(fù)荷不均等時(shí)，也可以分相來(lái)計(jì)算。
還以上述數(shù)據(jù)例子，通過(guò)選用電纜的長(zhǎng)短和不同材質(zhì)電纜的幾種情況來(lái)分析線路的損耗：
1）I--線路均等線電流400A（簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)三相負(fù)荷平衡，I0=0），選用電纜長(zhǎng)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(zhǎng)度400米，P鋁損=3I2R+I02R0=3*4002*0.0283*400/240≈22.64KW ○2以此項(xiàng)目使用時(shí)間一年，每天10小時(shí)，每度1元來(lái)計(jì)算，則長(zhǎng)度400米比250米的損耗增加是365*10*（22.64-14.15）*1≈3.1萬(wàn)元。
2）將以上事例中的電纜改用銅芯的，其他數(shù)據(jù)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(zhǎng)度變?yōu)?00米，則P銅損=3I2R+I02R=3*4002*0.0175*400/240≈14KW ○4計(jì)算使用銅質(zhì)電纜一年的損耗量（14-8.75）*365*10*1≈1.9萬(wàn)元。
3）若是使用電纜長(zhǎng)度不變，觀察使用材質(zhì)不同時(shí)一年的電費(fèi)差別：
250米時(shí)：（○1-○3）*365*10*1≈2.1萬(wàn)元，
400米時(shí)：（○2-○4）*365*10*1≈3.2萬(wàn)元
而實(shí)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(fèi)：210.61*365*10*1≈76.9萬(wàn)元
以上只是以其中某條線路合理使用來(lái)估算，其實(shí)現(xiàn)場(chǎng)電纜線路使用和分布的情況錯(cuò)綜復(fù)雜，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(gè)幾條線路損耗就可能會(huì)很多，使用不當(dāng)達(dá)到10萬(wàn)元都有可能。可見(jiàn)電纜越長(zhǎng)、電纜越小（電阻大），負(fù)荷越多（電流大），壓降和損耗都會(huì)增大很多。
遇到電壓偏低：
1.可以適當(dāng)?shù)臏p少非重要負(fù)荷的使用，即躲開施工高峰期。
2.將使用電纜截面適當(dāng)?shù)脑龃蠛烷L(zhǎng)度適當(dāng)?shù)臏p小（這個(gè)在項(xiàng)目開工之前就要計(jì)算）3.可以將變壓器的檔位適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
4.加裝功率補(bǔ)償裝置，減少無(wú)功損耗。
所以項(xiàng)目使用電纜，要綜合分析，有的時(shí)候雖然電纜加大或是選用銅質(zhì)電纜可能會(huì)增加些費(fèi)用，但這是一次性投入，電纜使用和維護(hù)的好，可以使用二三十年。
電力線路的電壓降是因?yàn)閷?dǎo)體存在電阻。正因?yàn)榇耍圆还軐?dǎo)體采用哪種材料（銅，鋁）都會(huì)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(shí)一般是不會(huì)對(duì)線路的電力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生后果的。
二。在哪些場(chǎng)合需要考慮電壓降？
一般來(lái)說(shuō)，線路長(zhǎng)度不很長(zhǎng)的場(chǎng)合，由于電壓降非常有限，往往可以忽略“壓降”的問(wèn)題，例如線路只有幾十米。但是，在一些較長(zhǎng)的電力線路上如果忽略了電纜壓降，電纜敷設(shè)后在啟動(dòng)設(shè)備可能會(huì)因電壓太低，根本啟動(dòng)不了設(shè)備；或設(shè)備雖能啟動(dòng)，但處于低電壓運(yùn)行狀態(tài)，時(shí)間長(zhǎng)了損壞設(shè)備。
較長(zhǎng)電力線路需要考慮壓降的問(wèn)題。所謂“長(zhǎng)線路”一般是指電纜線路大于500米。對(duì)電壓精度要求較高的場(chǎng)合也要考慮壓降。
三。如何計(jì)算電力線路的壓降？
1.架空線路電壓降
根據(jù)規(guī)程規(guī)范；10kv等級(jí)線路一般不超過(guò)半徑15km，是包括支線的長(zhǎng)度。
同時(shí)供電質(zhì)量，電壓降是正負(fù)7%。
例子；U=10kv L=15000m S=LGJ-240mm2 鋁電阻率0.0315mm.m COSφ=0.8P=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(jù)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(dǎo)線架空敷設(shè)，理論COSφ=0.8 ，末端電壓降控制7%，可帶負(fù)荷1150kw。
各電壓等級(jí)供電半徑取決于以下2個(gè)因素的影響：
1、電壓等級(jí)（電壓等級(jí)越高，供電半徑相對(duì)較大）2、用戶終端密集度（即：電力負(fù)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(zhǎng)度不宜超過(guò)20米，當(dāng)超過(guò)250米時(shí)，每100米加大一級(jí)電纜。 110kV供電線路一般不超過(guò)60km；35kV供電線路一般不超過(guò)30km。
2.電纜線路電壓降：
計(jì)算電壓降公式U降=√3I（R cosΦ+XsinΦ）
U降---線電壓壓降 I—是負(fù)荷的線電流cosΦ---負(fù)荷功率因數(shù)X---線路的電抗 R---線路電阻 R =ρ×L/S
其中： ρ—導(dǎo)體電阻率，銅芯電纜用0.0175代入，鋁導(dǎo)體用0.0283代入這個(gè)電阻率是常溫200C來(lái)計(jì)算，但是隨著溫度的升高（環(huán)境溫度和電流變大導(dǎo)體也會(huì)發(fā)熱），電阻也會(huì)發(fā)生變化。而且現(xiàn)在的電纜截面大多要比標(biāo)稱的要小些，還有我們使用的電纜如果是絞線，實(shí)際的長(zhǎng)度要比導(dǎo)線長(zhǎng)度的要長(zhǎng)2%--3%，綜合因素很多。這里以此數(shù)據(jù)估算，要比實(shí)際損耗偏小點(diǎn)，即選擇電纜的線徑或是長(zhǎng)度要留有適當(dāng)?shù)脑６取?br/>
L—線路長(zhǎng)度，用“米”代入 S—電纜的標(biāo)稱截面（mm2）X 電抗的數(shù)據(jù)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(lái)估算比如說(shuō)，其中一個(gè)項(xiàng)目配電箱計(jì)算好負(fù)荷大小之后，就要求選用電纜。如果負(fù)荷是400A，根據(jù)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(gè)型號(hào)。如果我們用的負(fù)荷額定電壓是380V，變壓器空載電壓（選用在中間檔位）是400V。現(xiàn)在選用是鋁芯電纜，線路長(zhǎng)度以1000米來(lái)計(jì)算，在滿負(fù)荷運(yùn)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(shù)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(jiàn)配電箱端電壓是400-90.27=309.27V，根本是滿足不了負(fù)載使用要求。如果要求線路電壓在5%內(nèi)上下浮動(dòng)，即線路末端電壓是380-380*5%=361V，則線路壓降是400—361=39V，根據(jù)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(nèi)，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(shí)線路損耗較小，相反三相電流不平衡時(shí)會(huì)使線損增大。因?yàn)樵谌嘭?fù)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(huì)很小。其實(shí)電力電纜的損耗計(jì)算，還要考慮集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的影響。當(dāng)然還有電纜的阻值也會(huì)隨著負(fù)荷的增多，溫度升高，電阻變大。計(jì)算起來(lái)也很麻煩，這里也忽略不計(jì)。所以三相四線電纜線路有功損耗（當(dāng)然還有無(wú)功損耗）計(jì)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(dāng)線路負(fù)荷不均等時(shí)，也可以分相來(lái)計(jì)算。
還以上述數(shù)據(jù)例子，通過(guò)選用電纜的長(zhǎng)短和不同材質(zhì)電纜的幾種情況來(lái)分析線路的損耗：
1）I--線路均等線電流400A（簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)三相負(fù)荷平衡，I0=0），選用電纜長(zhǎng)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(zhǎng)度400米，P鋁損=3I2R+I02R0=3*4002*0.0283*400/240≈22.64KW ○2以此項(xiàng)目使用時(shí)間一年，每天10小時(shí)，每度1元來(lái)計(jì)算，則長(zhǎng)度400米比250米的損耗增加是365*10*（22.64-14.15）*1≈3.1萬(wàn)元。
2）將以上事例中的電纜改用銅芯的，其他數(shù)據(jù)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(zhǎng)度變?yōu)?00米，則P銅損=3I2R+I02R=3*4002*0.0175*400/240≈14KW ○4計(jì)算使用銅質(zhì)電纜一年的損耗量（14-8.75）*365*10*1≈1.9萬(wàn)元。
3）若是使用電纜長(zhǎng)度不變，觀察使用材質(zhì)不同時(shí)一年的電費(fèi)差別：
250米時(shí)：（○1-○3）*365*10*1≈2.1萬(wàn)元，
400米時(shí)：（○2-○4）*365*10*1≈3.2萬(wàn)元
而實(shí)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(fèi)：210.61*365*10*1≈76.9萬(wàn)元
以上只是以其中某條線路合理使用來(lái)估算，其實(shí)現(xiàn)場(chǎng)電纜線路使用和分布的情況錯(cuò)綜復(fù)雜，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(gè)幾條線路損耗就可能會(huì)很多，使用不當(dāng)達(dá)到10萬(wàn)元都有可能。可見(jiàn)電纜越長(zhǎng)、電纜越小（電阻大），負(fù)荷越多（電流大），壓降和損耗都會(huì)增大很多。
遇到電壓偏低：
1.可以適當(dāng)?shù)臏p少非重要負(fù)荷的使用，即躲開施工高峰期。
2.將使用電纜截面適當(dāng)?shù)脑龃蠛烷L(zhǎng)度適當(dāng)?shù)臏p小（這個(gè)在項(xiàng)目開工之前就要計(jì)算）3.可以將變壓器的檔位適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
4.加裝功率補(bǔ)償裝置，減少無(wú)功損耗。
所以項(xiàng)目使用電纜，要綜合分析，有的時(shí)候雖然電纜加大或是選用銅質(zhì)電纜可能會(huì)增加些費(fèi)用，但這是一次性投入，電纜使用和維護(hù)的好，可以使用二三十年。
