長距離供電線路的電壓損失

種志敏 賀立岳

摘 要：在長距離供電線路中，當電流經變壓器進入傳輸電纜時，就會消耗部分電能，造成電能浪費。而衡量供電線路中電能損耗的重要指標之一就是電壓的損失，首先，本文在闡明架構線路內電壓損失的基本情況；其次，分析了造成電壓損失的原因；最后，有針對性地提出了降低電壓損失的途徑，對有效提高電能的利用率意義重大。

關鍵詞：供電線路；長距離；電壓損失

在供電網絡系統中，供電線路是連接變壓器和用電設備的中間橋梁。當電流經過供電線路時，就會有一定的電能損耗產生。此外，線路本身固有的電阻以及線路架構中的電抗都會對電壓的損失造成影響。如果電壓耗損過大，設備端的電壓過低，就難以滿足供電的需求，線路架構內的電荷將無法正常運行。因此，對供電線路的電壓進行有效測量，對于維持長距離供電線路的正常運行具有十分重要的意義。

1 線路架構內的電壓損失

電流在供電線路中傳輸時，受電路中電阻電抗的影響，電流在傳輸過程中便會產生壓降，這就導致線路中電壓的損失。如果將線路首端的電壓用U1表示，線路末端的電壓用U2表示，那么線路首末兩端的電壓差（電壓損失）可以表示為：ΔU=U1-U2，其中U1、U2均為矢量。用百分比可以表示為ΔU=（U1-U2）/U1×100%。用矢量直觀圖可以表示為：

如果在供電線路的終端存在集中負荷，其電壓損失可以表示為：ΔU=（PR+QX）/UN。其中P表示線路傳輸的有功功率，Q則表示線路傳輸的無功功率，UN表示供電線路的額定電壓。R表示供電線路中電阻的大小，X表示電抗的大小。需要注意的是，在運用上式時，必須選擇供電網絡中同一端的P、Q、UN。

2 損失的根源及減少損失的途徑

2.1 電壓損失的根源

導線自身的阻抗是造成供電線路電壓損失的直接原因，此外，造成電路電壓損失的原因還有：（1）供電線路長度過長，嚴重超出線路半徑；（2）線路導線固有的截面積比正常值偏小；（3）供電設備設定的用電功率偏低；（4）三相不平衡電路負荷以及沖擊性電路負荷的干擾。

2.2 減少電壓損失的途徑

降低體系架構內的電壓損耗，可采用以下措施：

（1）有效減少線路中的電抗。供電線路和變壓設備的電抗是造成供電系統內電壓損耗的重要因素。因此，為了有效調整線路電壓到正常值范圍內，需要采取積極的措施降低電壓耗損。具體做法是，用電纜取代架空線、適當增加導線電纜的截面積或者有效減少系統的變壓級數。需要注意的是，如果增加導線電纜的截面積，那么對線路的投資就會增加，因此在采用此法前，要進行經濟性的分析比較。

（2）適當調整系統的運行方式。由于線路架構內的電壓損失，使得變壓器二次測定的電壓偏低。因此，需要調整變壓器連接的高壓線圈的分接頭，將其調整到比原來增大2.5%的位置，同時適當改變二次母線的電壓，使供電線路電壓恢復到正常值內。

（3）使用無功功率補償裝置。在長距離的供電線路中，會存在大量的感性負荷，如變壓器、氣體放電燈、異步電動機等，導致架構線路中出現大量相位滯后的無功功率，降低了功率因數，增大了線路電壓損失。因此，在體系架構內，可以使用具有補償特性的裝置，如同步特性的電動機等，以增加用電單位的功率因數。

3 選取出來的運算實例

某煤礦項目，使用的是10kV架構下的異步特性電動機，然而還需要進一步完善其配電。在電機啟動以及慣常運行的時間段內，供電線路中的電纜一般會滿足預定的起動壓降。對于運算得到的起動壓降，不能小于預設壓降的90%。通過計算得出，母線的電壓相對值為0.97，滿足對母線電壓85%的要求；電動機配有的端子電壓相對值為0.95，在不頻繁起動時，其數值也在許可的數值偏差內，滿足85%的要求。

通過實例研究得出，可以通過增加架設電纜的橫截面來滿足預定標準。如果資金充足，可以在長距離的供電線路中增加中壓變電所。要想保證電能的持續供應，可以建立具有分段特性的供電系統。但通過計算得到，如果建立分段特性的供電系統，需要的資金會超過60萬，會比預定方案投入更多的資金。因此，有效拓寬固有電纜的橫截面，是目前選出的最經濟方案。

4 結論

根據經濟性原則，在線路架構中設計變電所時要接近負荷中心。經過改造的工程，耗費的負荷會較少。如果要新建變電所，前期投資會較多。因此要最大可能的增大原有電纜的橫截面。線路損失的百分數與線路電流矩（IL）成正比，在輸送電能容量一定的條件下，供電線路的電流越小，線路電壓損失會越小。因此，要想提高長距離輸電線路的效率，有效增加輸電容量，就應該提高線路的配電電壓。由于新建工程的初期投資較多，因此增大原有電纜的橫截面以及減少有色金屬的消耗量，已越來越成為電力企業有效降低長距離供電線路電壓損耗的有效手段之一。

參考文獻

[1]張劉杰，王葳.淺析供電線路中的電壓損失[J].機電信息，2011，（24）：42-43.

[2]彭海平，王屹楠.淺析供電線路中的電壓損失[J].電子世界，2014，（10）：491.

[3]楊連艷，侯文斌.長距離供電線路的電壓損失[J].當代化工，2013，（7）：1009-1011.

（作者單位：陜西黃陵二號煤礦有限公司）