怎样按电压损失选择导线截面积? 电工电子技术在专业中的应用

答:为了保证电压质量,供电导线的电阻和电抗所产生的损失必须小于规程规定的允 许值。

(1)供电线路电压损失的允许值:

我国国家标准GB1235《电能质量—供电电压允许偏差》规定如下:

①35 kV及以上供电电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%(如供电电 压上下偏差为同符号,即均为正或均为负时,以较大的偏差绝对值作为衡量依据)。

②10 kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。

③220 V单相电压允许偏差为额定电压的+7%与—10%。

各种情况下网络电压损失允许值见表5-12。

表5-12 各种情况下网络电压损失允许值

(2)电压损失的计算公式:

如果线路各段的截面积相同,则根据允许电压损失所选择导线的截面积可按下列公 式计算:

三相系统

单相系统

式中:S——导线截面积(mm²);

ρ——工作温度下导线材料的电阻率(Ω·mm²/km),一般铝芯(50℃)取35,铜 芯(50℃)取20.6;

U_e——线路额定电压(kV),对于三相系统为线电压,对于单相系统为相电压;

P——通过每段线路的有用功率(kW);

L——每段线路的长度(km);

△U_a——线路电阻中的电压损失(V);

△U_yx——线路允许的电压损失(V);

△U_r——线路电抗部分的电压损失(V);

△U——线路电压损失(V);

PL——负荷矩(kWm);

x₀——导线的单位电抗(Ω/km);

Q——通过每段线路的无功功率(kvar),Q=Ptg;

△U%——线路允许的电压损失百分数;

I——负荷电流(线电流)(A);

R、X——每条导线的电阻和电抗(Ω);

cos——负荷的功率因数。

在导线截面积尚未确定时,线路电抗是未知的。但对于某一电压级的线路来说,导线 截面积改变时,其电抗变化甚小。因此,在计算电抗引起的电压损失时,可先假定电抗值 (平均值),对于6～10 kV线路约为0.36 Ω/km,对于380 V线路约为0.33 Ω/km,电缆 的电抗约为0.08 Ω/km。

用上式算出截面积后,由产品目录中查出最接近的标称导线截面积,然后再用该导线 截面积验算实际的电压损失。当线路上有负荷时,可按全线导线截面积相等原则选择导 线截面积。

例 某三相三线是配电线路,送电端电压为11 kV,长5 km,供给功率为4 000 kW、 功率因数为滞后0.8的负荷,要使电压降规定在600 V以内,试选择最小的导线截面积。 设导线的电阻率为0.017 5 Ω· mm²/km,并忽略线路电抗。

解 受电端电压为:

U₂＝U₁—△U=11 000—600=10 400(V)

线电流为:

设导线的截面积为S(mm²),则线路电阻为:

R=ρL/S=0.017 5×500/S=87.5/S(Ω)

电压损失为:

△U=I(Rcos+Xsin)=Icos(因为不计电抗)

故有

S≈84(mm²)

因此,可采用最小标称截面积为95 mm²的铜导线。