電纜電壓降
對于動力裝置，例如發(fā)電機、變壓器等配置的電力電纜，當(dāng)傳輸距離較遠時，例如900m，就應(yīng)考慮電纜電壓的“壓降”問題，否則電纜采購、安裝以后，方才發(fā)覺因未考慮壓降，導(dǎo)致設(shè)備無常啟動，而因此造成工程損失。
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10%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？
一般來說，計算線路的壓降并不復(fù)雜，可按以下步驟：
1.計算線路電流I
公式：I= P/1.732×U×cosθ
其中： P—功率，用“千瓦” U—電壓，單位kV cosθ—功率因素，用0.8～0.85
2 .計算線路電阻R
公式：R=ρ×L/S
其中： ρ—導(dǎo)體電阻率，銅芯電纜用0.01740代入，鋁導(dǎo)體用0.0283代入
L—線路長度，用“米”代入
S—電纜的標(biāo)稱截面
3.計算線路壓降
公式：ΔU=I×R
舉例說明：
某電力線路長度為600m，電機功率90kW，工作電壓380v，電纜是70mm2銅芯電纜，試求電壓降。
解：先求線路電流I
I=P/1.732×U×cosθ=90÷（1.732×0.380×0.85）=161(A)
再求線路電阻R
R=ρ×L/S=0.01740×600÷70=0.149(Ω)
現(xiàn)在可以求線路壓降了：
ΔU=I×R =161×0.149=23.99（V）
由于ΔU=23.99V，已經(jīng)超出電壓380V的5%（23.99÷380=6.3%），因此無法滿足電壓的要求。
解決方案：增大電纜截面或縮短線路長度。讀者可以自行計算驗正。
例：在800米外有30KW負荷，用70㎜2電纜看是否符合要求？
I=P/1.732*U*COS?=30/1.732*0.38*0.8=56.98A
R=ρL/S=0.018*800/70=0.206歐
△ U=IR=56.98*0.206=11.72<19V (5%U=0.05*380=19) 符合要求。
電壓降的估算
1．用途
根據(jù)線路上的負荷矩，估算供電線路上的電壓損失，檢查線路的供電質(zhì)量。
2．口訣
提出一個估算電壓損失的基準數(shù)據(jù)，通過一些簡單的計算，可估出供電線路上的電壓損失。
壓損根據(jù)“千瓦.米”，2.5鋁線20—1。截面增大荷矩大，電壓降低平方低。 ①
三相四線6倍計，銅線乘上1.7。 ②
感抗負荷壓損高，10下截面影響小，若以力率0.8計，10上增加0.2至1。 ③
3．說明
電壓損失計算與較多的因素有關(guān),計算較復(fù)雜。
估算時，線路已經(jīng)根據(jù)負荷情況選定了導(dǎo)線及截面，即有關(guān)條件已基本具備。 電壓損失是按“對額定電壓損失百分之幾”來衡量的。口訣主要列出估算電壓損失的基本的數(shù)據(jù)，多少“負荷矩”電壓損失將為1%。當(dāng)負荷矩較大時，電壓損失也就相應(yīng)增大。因些，首先應(yīng)算出這線路的負荷矩。
所謂負荷矩就是負荷（千瓦）乘上線路長度（線路長度是指導(dǎo)線敷設(shè)長度“米”，即導(dǎo)線走過的路徑，不論線路的導(dǎo)線根數(shù)。），單位就是“千瓦．米”。：
① 首先說明計算電壓損失的基本的根據(jù)是負荷矩：千瓦．米
基準數(shù)據(jù)： 2 .5平方毫米的鋁線，單相220伏，負荷為電阻性（功率因數(shù)為1），每20“千瓦．米”負荷矩電壓損失為1%。這就是口訣中的“2 .5鋁線20—1”。
在電壓損失1%的基準下，截面大的，負荷矩也可大些，按正比關(guān)系變化。比如10平方毫米的鋁線，截面為2 .5平方毫米的4倍，則20*4=80千瓦．米，即這種導(dǎo)線負荷矩為80千瓦．米，電壓損失才1%。其余截面照些類推。
“電壓降低平方低”例如36伏，則先找出36伏相當(dāng)于220伏的1/6。此時，這種線路電壓損失為1%的負荷矩不是20千瓦．米，而應(yīng)按1/6的平方即1/36來降低，這就是20*（1/36）=0 .55千瓦．米。即是說，36伏時，每0 .55千瓦．米（即每550瓦．米），電壓損失降低1%。
不單適用于額定電壓更低的情況，也可適用于額定電壓更高的情況。這時卻要按平方升高了。例如單相380伏，由于電壓380伏為220伏的1 .7倍，因此電壓損失1%的負荷矩應(yīng)為20*1 .72=58千瓦．米。
從以上可以看出：口訣“截面增大荷矩大，電壓降低平方低”。都是對照基準數(shù)據(jù)“2 .5鋁線20—1”而言的。
【例1】 一條220伏照明支路，用2 .5平方毫米鋁線，負荷矩為76千瓦．米。由于76是20的3 .8倍（76/20=3 .8），因此電壓損失為3 .8%。
【例2】 一條4平方毫米鋁線敷設(shè)的40米長的線路，供給220伏1千瓦的單相電爐2只，估算電壓損失是：
先算負荷矩2*40=80千瓦．米。再算4平方毫米鋁線電壓損失1%的負荷矩，根據(jù)“截面增大負荷矩大”的原則，4和2 .5比較，截面增大為1 .6倍（4/2 .5=1 .6），因此負荷矩增為
20*1 .6=32千瓦．米（這是電壓損失1%的數(shù)據(jù)）。后計算80/32=2 .5，即這條線路電壓損失為2 .5%。
②當(dāng)線路不是單相而是三相四線時，（這三相四線一般要求三相負荷是較平衡的。它的電壓是和單相相對應(yīng)的。如果單相為220伏，對應(yīng)的三相便是380伏，即380/220伏。）同樣是2 .5平方毫米的鋁線，電壓損失1%的負荷矩是①中基準數(shù)據(jù)的6倍，即20*6=120千瓦．米。至于截面或電壓變化，這負荷矩的數(shù)值，也要相應(yīng)變化。
當(dāng)導(dǎo)線不是鋁線而是銅線時，則應(yīng)將鋁線的負荷矩數(shù)據(jù)乘上1 .7，如“2 .5鋁線20—1”改為同截面的銅線時，負荷矩則改為20*1 .7=34千瓦．米，電壓損失才1%。
【例3】 前面舉例的照明支路，若是銅線，則76/34=2 .2，即電壓損失為2 .2%。對電爐供電的那條線路，若是銅線，則80/（32*1 .7）=1 .5，電壓損失為1 .5%。
【例4】 一條50平方毫米鋁線敷設(shè)的380伏三相線路，長30米，供給一臺60千瓦的三相電爐。電壓損失估算是：
負荷矩：60*30=1800千瓦．米。
再算50平方毫米鋁線在380伏三相的情況下電壓損失1%的負荷矩：根據(jù)“截面增大荷矩大”，由于50是2 .5的20倍，因此應(yīng)乘20，再根據(jù)“三相四線6倍計”，又要乘6，因此，負荷矩增大為20*20*6=2400千瓦．米。 后1800/2400=0 .75，即電壓損失為0 .75%。
③以上都是針對電阻性負荷而言。對于感抗性負荷（如電動機），計算方法比上面的更復(fù)雜。但口訣首先指出：同樣的負荷矩——千瓦．米，感抗性負荷電壓損失比電阻性的要高一些。它與截面大小及導(dǎo)線敷設(shè)之間的距離有關(guān)。對于10平方毫米及以下的導(dǎo)線則影響較小，可以不增高。
對于截面10平方毫米以上的線路可以這樣估算：先按①或②算出電壓損失，再“增加0 .2至1”，這是指增加0 .2至1倍，即再乘1 .2至2。這可根據(jù)截面大小來定，截面大的乘大些。例如70平方毫米的可乘1 .6，150平方毫米可乘2。 以上是指線路架空或支架明敷的情況。對于電纜或穿管線路，由于線路距離很小面影響不大，可仍按①、②的規(guī)定估算，不必增大或僅對大截面的導(dǎo)線略為增大（在0 .2以）。
【例5】 圖1中若20千瓦是380伏三相電動機，線路為3*16鋁線支架明敷，則電壓損失估算為： 已知負荷矩為600千瓦．米。 計算截面16平方毫米鋁線380伏三相時，電壓損失1%的負荷矩：由于16是2 .5的6 .4倍，三相負荷矩又是單相的6倍，因此負荷矩增為：20*6 .4*6=768千瓦．米 600/768=0 .8
即估算的電壓損失為0 .8%。但現(xiàn)在是電動機負荷，而且導(dǎo)線截面在10以上，因此應(yīng)增加一些。根據(jù)截面情況，考慮1 .2，估算為0 .8*1 .2=0 .96，可以認為電壓損失約1%。
以上就是電壓損失的估算方法。后再就有關(guān)這方面的問題談幾點： 一、線路上電壓損失大到多少質(zhì)量就不好？一般以7~8%為原則。（較嚴格的說法是：電壓損失以用電設(shè)備的額定電壓為準（如380/220伏），允許低于這額定電壓的5%（照明為2 .5%）。但是配電變壓器低壓母線端的電壓規(guī)定又比額定電壓高5%（400/230伏），因此從變壓器開始至用電設(shè)備的整個線路中，理論上共可損失5%+5%=10%，但通常卻只允許7~8%。這是因為還要扣除變壓器部的電壓損失以及變壓器力率低的影響的緣故。）不過這7~8%是指從配電變壓器低壓側(cè)開始至計算的那個用電設(shè)備為止的全部線路。它通常包括有戶外架空線、戶干線、支線等線段。應(yīng)當(dāng)是各段結(jié)果相加，全部約7~8%。 二、估算電壓損失是設(shè)計的工作，主要是防止將來使用時出現(xiàn)電壓質(zhì)量不佳的現(xiàn)象。由于影響計算的因素較多（主要的如計算干線負荷的準確性，變壓器電源側(cè)電壓的穩(wěn)定性等），因此，對計算要求很精確意義不大，只要大體上胸中有數(shù)就可以了。比如截面相比的關(guān)系也可簡化為4比2 .5為1 .5倍，6比2 .5為2 .5倍，16比2 .5倍為6倍。這樣計算會更方便些。 三、在估算電動機線路電壓損失中，還有一種情況是估算電動機起動時的電壓損失。這是若損失太大，電動機便不能直接起動。由于起動時的電流大，力率低，一般規(guī)定起動時的電壓損失可達15%。這種起動時的電壓損失計算更為復(fù)雜，但可用上述口訣介紹的計算結(jié)果判斷，一般截面25平方毫米以的鋁線若符合5%的要求，也可符合直接起動的要求：35、50平方毫米的鋁線若電壓損失在3 .5%以，也可滿足；70、95平方毫米的鋁線若電壓損失在2 .5%以，也可滿足；而120平方毫米的鋁線若電壓損失在1 .5以。才可滿足。這3 .5%，2 .5%，1 .5 .%剛好是5%的七、五、三折，因此可以簡單記為：“35以上，七、五、三折”。 四、假如在使用中確實發(fā)現(xiàn)電壓損失太大，影響用電質(zhì)量，可以減少負荷（將一部分負荷轉(zhuǎn)移到別的較輕的線路，或另外增加一回路），或者將部分線段的截面增大（好增大前面的干線）來解決。對于電動機線路，也可以改用電纜來減少電壓損失。當(dāng)電動機無法直接啟動時，除了上述解決辦法外，還可以采用降壓起動設(shè)備（如星-三角起動器或自耦減壓起動器等）來解決
線路電壓降計算公式
線路電壓降計算公式為 △U=（P*L）/(A*S)
其中： P為線路負荷 L為線路長度 A為導(dǎo)體材質(zhì)系數(shù)（銅大概為77，鋁大概為46） S為電纜截面
在溫度=20°C時，銅的電阻系數(shù)為0.0175歐姆*平方毫米/米 ； 在溫度=75°C時 銅的電阻系數(shù)為0.0217歐姆*平方毫米/米 一般情況下電阻系數(shù)隨溫度變化而變化,在一定溫度下導(dǎo)線的電阻=導(dǎo)線的長度*導(dǎo)線的電阻系數(shù)/導(dǎo)線的載面積 150米16平方毫米銅導(dǎo)線的電阻在溫度=20°C時=150*0.0175/16=0.164(歐姆) 如果只用其中的兩條(一條作火線,一條作地線)那線路電阻=0.164歐姆*2(串)=0.328歐姆 作負載30安培算 線路壓降=30*0.328=9.84(伏) 如果兩條并聯(lián)作火線,另兩條并聯(lián)作地線,那線路電阻為0.164歐美,線路壓降=30*0.164=4.92(伏) 具體使用中的線路壓降隨環(huán)境溫度、負載變化面變化,計算方法,公式就是這樣。
例1：
在800米外有30KW負荷，功率因數(shù)0.8，用70㎜2電纜，電壓降是多少？ 解： I=P/1.732*U*COS?=30 /(1.732*0.38*0.8)=56.98A R=Ρl/電纜截面=0.018*800/70=0.206歐 △U=IR=56.98*0.206=11.72V 答：電壓降是11.72V。
線路上的壓降為： U% = I*R/Un *100% = 15.198/220 *100% = 6.91% 3。兩種計算方的差值僅有千分之2，應(yīng)認為基本一致。
返回頂部