探討低壓電纜的電壓損失校驗及優化

欒家斌

(中昊(大連)化工研究設計院有限公司，遼寧大連 116023)

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探討低壓電纜的電壓損失校驗及優化

欒家斌

(中昊(大連)化工研究設計院有限公司，遼寧大連 116023)

分析了工業項目中低壓動力電纜的電壓損失校驗方法、標準，計算出滿足電壓損失允許值(△μ%≤5%)條件下的電纜最小截面，針對投資成本控制的相關要求，在保證用電運行可靠性的前提下，對低壓動力電纜的截面進行一定程度上的優化設計，降低投資成本，保證工程項目的順利進行。

低壓電纜；電壓損失；電纜截面；優化；成本控制

工程項目在實施過程中，投資成本控制是其中的重要環節，項目的相關參與方可通過施工圖的優化設計，在滿足有關規范要求的前提下，適當降低裕量，從而達到功能、安全和投資成本控制的有機統一。

從現場實際經驗中得知，關于施工圖的優化設計范圍，在滿足電壓損失允許值的前提下，低壓動力電纜的截面優化可謂投資成本控制的重要一環。低壓動力電纜的導體材質一般為金屬銅，電纜截面的優化實際上就是金屬銅使用量的優化。因此，優化低壓動力電纜的截面，將對降低工程項目的投資成本具有一定的積極作用。

1 電壓損失原理

低壓配電系統電纜的電壓損失是由電纜的阻抗等原因引起的。阻抗是表示電路電性能的物理量，由電纜線路的構造、材質及環境溫度等多方面因素所決定，包括電阻、感抗、容抗三個部分，其公式為：

Z=R+j(XL-XC)

其中，R代表電阻，XL代表感抗，XC代表容抗，(XL-XC)代表電抗。

在電流通過電纜線路時，由于阻抗對電流所產生的阻礙作用，一部分電能以熱能的形式損耗掉，同時線路的起始點與終端點之間會產生相應的電勢差，這個電勢差即為該條電纜線路的電壓損失。

2 電壓損失計算

根據《工業與民用配電設計手冊》，在三相平衡負荷線路中，電壓損失的計算公式如下：

Δμ%為線路電壓損失百分數，%；

Un為標稱線電壓，kV；

cosφ為功率因數；

I為負荷計算電流，A；

l為線路長度，km。

通過以上公式，就可以對低壓電纜的電壓損失情況進行校驗，對超過電壓損失允許值的電纜線路便可以進行優化設計。

3 電壓損失校驗的實際應用

在工程項目中，低壓配電系統的電纜敷設長度大多在幾百米范圍內，而電壓損失往往就發生在這幾百米的電纜線路上。電壓損失超過規定的允許值將造成終端點無法達到額定電壓，用電設備就會無法使用，而電壓損失遠小于規定允許值又將造成不必要的浪費，不利于投資成本控制。因此，必須將電壓損失控制在一定范圍內。在當前通行的設計規范中，低壓配電線路的電壓損失允許值，一般按μ%≤5%為原則。

電壓損失校驗的關鍵環節當屬施工圖設計階段。在施工圖設計階段，電氣專業工程師在選擇電纜規格型號時，應當按照電壓損失校驗公式對每一條電纜線路進行電壓損失的校驗，必須將電壓損失控制在5%以內。例如，某工程項目部分低壓電纜的電壓損失校驗如表1。

表1 電壓損失校驗

從表1中可以看出，5號電纜的電壓損失校驗結果為6.66%，已超出了5%的電壓損失允許值，該條電纜線路不符合終端用電設備的用電要求，因此必須采取相關措施，將電壓損失控制在允許范圍內。

1～4號電纜的電壓損失校驗結果均控制在5%以內，符合終端用電設備的用電要求。同時，我們也應該注意到，由于1～4號電纜截面本身就已經很小，進行電纜截面優化的空間也不是很大。通常情況下，對于35mm2及以下的電纜截面，我們只進行電壓損失校驗，不進行電纜截面的優化。

6～10號電纜的電壓損失校驗結果也控制在5%以內，符合終端用電設備的用電要求。其中，7～10號電纜的截面積均在50mm2及以上，在保證電壓損失不超過5%以及安全可靠用電的范圍內，我們認為完全可以對該部分電纜的截面進行優化，進一步降低電纜的采購成本。例如，10號電纜的電壓損失為0.35%，在保證安全可靠用電的前提下，現將10號電纜的規格優化為ZR-YJV-8.7/10-3x70，重新進行電壓損失的校驗結果如表2。

表2 重新校驗10號電纜電壓損失

從表2中可以看出，10號電纜截面優化后的電壓損失為0.55%，仍控制在5%的允許值范圍內，但是非常明顯地降低了電纜的采購成本。

在項目實際中，我們一般只對電纜截面積在50mm2及以上的低壓電纜進行截面優化，在滿足安全可靠用電的情況下，通常最多只降低2個截面等級。在南方某項目實施過程中，僅通過電纜截面的優化設計，就已經有效降低工程成本1 000余萬元，可見低壓電纜的優化設計是降低工程成本的一個重要途徑。

4 電壓損失的其它原因

電纜阻抗的存在是電壓損失的主要原因，除此之外還存在一些其它的因素。例如，在敷設電纜的過程中，電纜遭受到機械外力的破壞，造成絕緣部分區域損壞，電纜線路的盤根錯節以及違反電纜最小彎曲半徑的規定進行敷設等等情況，均有可能會引起電壓的損失，造成終端用電設備的無法使用。

5 電壓損失的補償措施

在了解了電壓損失的原理及原因后，對于電壓損失超過允許值(Δμ%>5%)的情況，我們就可以通過各種方式對電壓的損失進行補償，以使電壓損失控制在允許值范圍內。一般情況下，我們采取以下措施進行補償：

①提高低壓電纜截面積的等級，以降低電纜的阻抗系數。

②在符合用電設備要求的前提下，縮短電纜線路的敷設長度。

③現場設置配電箱。

④檢查電纜線路的絕緣狀況，保證絕緣水平正常。

⑤按規定進行電纜敷設施工，不違反電纜的最小彎曲半徑。

6 結 語

在工程項目的設計過程中，設計單位通常出于保證供配電安全可靠的目的，一般將電壓損失控制在最小范圍內，遠低于5%的電壓損失允許值，建設單位或EPC承包商由于成本管理的考核制度，在施工圖的優化設計階段，完全可以在保證供配電安全可靠以及電壓損失不超過5%的前提下，降低低壓電纜的截面積等級，有效控制低壓電纜的采購成本，保證工程項目的順利推進。

[1] 工業與民用配電設計手冊(第三版)[M].北京：中國電力出版社，2005

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