詳解配電線路距離控制與電壓降
一。電力線路為何會產(chǎn)生“電壓降”？
電力線路的電壓降是因為導(dǎo)體存在電阻。正因為此，所以不管導(dǎo)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(qū)動產(chǎn)生后果的。
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(shè)后在啟動設(shè)備可能會因電壓太低，根本啟動不了設(shè)備；或設(shè)備雖能啟動，但處于低電壓運行狀態(tài)，時間長了損壞設(shè)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(jù)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(zhì)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=0.8P=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?。?.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(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(dǎo)體也會發(fā)熱），電阻也會發(fā)生變化。而且現(xiàn)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(dǎo)線長度的要長2%--3%，綜合因素很多。這里以此數(shù)據(jù)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?shù)脑６取?br/>
L—線路長度，用“米”代入 S—電纜的標稱截面（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(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(xiàn)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(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(nèi)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(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(yīng)和鄰近效應(yīng)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(shù)據(jù)例子，通過選用電纜的長短和不同材質(zhì)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(shè)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(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(zhì)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(zhì)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(xiàn)場電纜線路使用和分布的情況錯綜復(fù)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?？梢婋娎|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?shù)臏p少非重要負荷的使用，即躲開施工高峰期。
2.將使用電纜截面適當?shù)脑龃蠛烷L度適當?shù)臏p?。ㄟ@個在項目開工之前就要計算）3.可以將變壓器的檔位適當?shù)恼{(diào)整。
4.加裝功率補償裝置，減少無功損耗。
所以項目使用電纜，要綜合分析，有的時候雖然電纜加大或是選用銅質(zhì)電纜可能會增加些費用，但這是一次性投入，電纜使用和維護的好，可以使用二三十年。
電力線路的電壓降是因為導(dǎo)體存在電阻。正因為此，所以不管導(dǎo)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(qū)動產(chǎn)生后果的。
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(shè)后在啟動設(shè)備可能會因電壓太低，根本啟動不了設(shè)備；或設(shè)備雖能啟動，但處于低電壓運行狀態(tài)，時間長了損壞設(shè)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(jù)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(zhì)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=0.8P=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?。?.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(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(dǎo)體也會發(fā)熱），電阻也會發(fā)生變化。而且現(xiàn)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(dǎo)線長度的要長2%--3%，綜合因素很多。這里以此數(shù)據(jù)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?shù)脑６取?br/>
L—線路長度，用“米”代入 S—電纜的標稱截面（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(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(xiàn)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(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(nèi)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(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(yīng)和鄰近效應(yīng)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(shù)據(jù)例子，通過選用電纜的長短和不同材質(zhì)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(shè)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(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(zhì)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(zhì)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(xiàn)場電纜線路使用和分布的情況錯綜復(fù)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?？梢婋娎|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?shù)臏p少非重要負荷的使用，即躲開施工高峰期。
2.將使用電纜截面適當?shù)脑龃蠛烷L度適當?shù)臏p?。ㄟ@個在項目開工之前就要計算）3.可以將變壓器的檔位適當?shù)恼{(diào)整。
4.加裝功率補償裝置，減少無功損耗。
所以項目使用電纜，要綜合分析，有的時候雖然電纜加大或是選用銅質(zhì)電纜可能會增加些費用，但這是一次性投入，電纜使用和維護的好，可以使用二三十年。
