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配电线路距离控制与电压降

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阅读次数:2842    2018-4-3 10:40:00

一.电力线为何会产生“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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