小議普通照明設計電纜電壓降簡便算法

史金春

摘要：室外路燈照明、高大空間照明、室外綜合管廊照明具有配電線路長的特點，電纜截面選擇除考慮保護性配合、敷設方式、敷設環境修正等因素外，還需要對其電壓降進行校驗。在進行電力室外工程設計時，電力電纜的電壓降通常采用第四版《工業與民用供配電設計手冊》中查表法，即綜合考慮末端負荷計算電流、線路長度、功率因數和三相（單相）線路每1A·km的電壓損失百分數，%/A·km。照明設計通常每個燈具容量相等，布置間距也相等，在普通電力電壓降計算方法基礎上可結合自身特點推導出簡便電壓降計算方法，且通過此方法計算出的電纜截面要小于普通電力電壓降算法，利于節省金屬材料。

關鍵詞：照明設計、電壓降、電壓損失百分數

一、照明電壓偏差要求

根據《供配電系統設計規范》GB50052、《建筑照明設計標準》GB50034和《城市道路照明設計標準》CJJ45中對照明電壓偏差允許值規定整理如表1所示。

可知一般場所照明電壓偏差允許值為+5%～-10%，工程上為方便計算，從配電變壓器二次側母線算起供給有照明負荷的低壓線路允許電壓降為3%～5%，考慮從變電所低壓側至照明配電箱線路壓降，從照明配電箱至末端負荷線路壓降可按3%計算。

二、照明線路電壓降計算

第四版《工業與民用供配電設計手冊》中線路電壓降計算提供了兩種方法：公式計算法和查表法。

（1）公式計算法。室內大空間照明和綜合管廊安全低電壓照明通常為單相負荷，室外路燈通常按三相負荷考慮，二者常用的電壓降計算公式如表2所示。

（2）查表法。在工程應用中，線路電壓降計算通常采用查表法，由表2中公式可知，接相電壓的單相負荷線路電壓降為三相平衡負荷線路電壓降的2倍。在配電手冊中僅提供三相電力線路的電壓降表格，室外路燈三相配電時可以直接套用表格中數據，室內大空間照明和綜合管廊安全低電壓照明等單相負荷電壓降計算時可以按三相負荷考慮，然后取2倍即可。

根據公式 （三相平衡負荷線路），結合實際經驗針對不同電纜截面、功率因數統計得出三相線路每1A·km的電壓損失百分數，整理成表格即為《工業與民用供配電設計手冊》第四版表9.4-19，1kV交聯聚乙烯電力電纜用于三相380V系統的電壓降，本文截選部分表格如下。

我們根據查表法計算室內大空間照明線路電壓降，假設照明供電電源為單相220V，計算電流17A，距離80m（配電箱至首端燈具線路長度40m，首端至末端燈具線路長度40m），功率因數0.9，允許壓降值3%，根據公式得出 ，代入數據，結合上述表格可知選擇電纜截面應為10mm?。

三、照明線路電壓降簡便算法

設計中采用上述方法計算電壓降選擇電纜截面可行，但計算的電纜截面偏大，造成浪費，下面分析一個簡單可行的照明線路電壓降計算方法：計算電流取供電回路所有燈具的總計算電流，線路長度為配電箱到負荷中心，然后再用上述查表法計算。通常室外路燈照明、高大空間照明、室外綜合管廊照明設計時燈具均布，如圖1所示。

設O處為照明配電箱，此類型照明設計具有以下特點：

（1）供電電壓為220V或36V;

（2）每個燈具容量相等，為便于計算取單燈計算電流為1A;

（3）燈具間距離近似相等，設兩燈之間線纜長度為L2，配電箱至首端燈線纜長度為L1;

（4）照明配電箱至末端燈具電纜等截面。設計中我們通常不會改變線纜截面，燈具自帶接線忽略不計。

根據《工業與民用供配電設計手冊》第四版P866頁表9.4-3接相電壓的單相負荷線路計算公式及歐姆定律，我們知道供配電系統中電壓降是隨著負荷電流的變化在變化的，即電壓降是一段一段的，我們將上圖分段考慮并計算線路電壓降。

（1）CD段線路壓降為2△ua%·L2·1A;

（2）BC段線路壓降為2△ua%·L2·2A;

（3）AB段線路壓降為2△ua%·L2·3A;

（4）OA段線路壓降為2△ua%·L1·4A;

整段線路OD壓降：

合并同類項后

我們取首末燈具線路中點（如圖中實心圓點所示），可知A點到實心圓點間距離為L2+L2/2=3·L2/2，將此數代入到公式1-1中得

從公式1-2中證明了通常照明設計時，配電線路電壓降計算中線路長度可取配電箱到負荷中心，而不是配電點到負荷末端。將此結論應用到上文舉例中，可知線路長度為60m，代入公式，結合《工業與民用供配電設計手冊》第四版表9.4-19可知選擇截面為6mm?即可滿足要求。

當然上述結論是有前提條件的，如文中所示，若負荷間距、容量差別較大，則需要分段計算。

此結論亦可應用到室外路燈電纜截面壓降計算中，一般路燈供電回路如下所示：

就整條線路而言，路燈均勻分布在三相上，可近似認為三相負荷平衡，可按配四表9.4-3中三相平衡負荷線路相關公式計算壓降。

同樣此結論也可應用在室外綜合管廊及隧道照明設計中，此類工程照明電壓等級多為安全電壓交流36V，壓降計算方法參考本文中交流220V照明供電計算方法。

四、結語

在室外路燈照明、高大空間照明、室外綜合管廊照明設計中，若選取的線纜長度為配電點至負荷末端，計算得出的電壓降百分數要比按線路從配電點至負荷中心大，由此可能不滿足規范對電壓偏差和電壓降的要求而需要放大一級電纜截面，造成有色金屬浪費。

本文首先結合規范要求提出實際設計中照明端電壓偏差要求，然后分別敘述《工業與民用供配電設計手冊》第四版電壓降公式計算法和查表法，提出設計中電纜電壓降簡便算法，并給出分析過程，最后結合同一實例證明簡便方法相比普通電壓降算法對電纜截面選擇具有優化意義。

參考文獻：

1.淺析道路照明工程低壓配電電纜截面選擇，白敬中，《科技創新與應用》

2.《供配電系統設計規范》GB50052-2009

3.《工業與民用供配電設計手冊》第四版，中國航空規劃設計研究總院有限公司