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詳解配電線路距離控制與電壓降

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公司新聞
2018/04/27 15:38
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一。電力線路為何會產生“電壓降”?
 
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。
 
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,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
 
根據規程規范;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=0.8P=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?。?.4千伏線路供電半徑在市區不宜大于300米。近郊地區不宜大于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(環境溫度和電流變大導體也會發熱),電阻也會發生變化。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?,F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再將電纜長度變為400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??梢婋娎|越長、電纜越?。娮璐螅?,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。
 
2.將使用電纜截面適當的增大和長度適當的減?。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的調整。
 
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。
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