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用線算圖求取1千伏以下供電線路的電壓損失

 

    眾所周知，大部分用電設(shè)備對供電電壓的變化是很敏感的。例如供電電壓比額定值降低10％，感應(yīng)電動機的旋轉(zhuǎn)力矩就要減少19％，而電燈的光通量則要減少30—40％。

    但供電電壓超過用電設(shè)備的額定值(這種情況在用電低峰時可能出現(xiàn))，也同樣會影響用電設(shè)備的正常工作。例如白熾燈和日光燈的供電電壓超過額定值的10％時，會使它們的壽命縮短25—30％。因此，在國家的有關(guān)標準中，都規(guī)定了各種用電設(shè)備的電壓允許偏差值。

    在設(shè)計和運行時，供電線路電壓損失的計算辦法常用的有損失系數(shù)法和解析法。然而在各個不同年代出版的參考資料里所提供的數(shù)據(jù)并不完全一樣。據(jù)此計算出來的電壓損失值的差別可達10％。而且這些計算方法不直觀，而解析法還需要花費相當長的計算時間。

最簡便和最適宜于實際工作中使用的求取電壓損失的辦法是應(yīng)用線算圖。

線算圖表示了電壓損失ΔU(％)、負荷P (千瓦)、功率因數(shù)、線路長度L(公里)和導線截面的相互關(guān)系。由線算圖不僅可以根據(jù)給定的負荷值、線路長度、導線的截面和材料，得出電壓損失；而且也可以根據(jù)允許的電壓損失、輸送的功率和距離，確定線路導線的截面積；或者是根據(jù)已知的允許電壓損失和輸送功率，求出供電線路的最大輸送距離。

本文所介紹的線算圖，適用于1千伏以下鋁芯、銅芯電力電纜線路，敷設(shè)在管內(nèi)的鋁芯、銅芯絕緣線供電線路和架空供電線路。

線算圖的橫座標表示電壓損失ΔU(％)；縱座標表示負荷矩M，M＝PL(千瓦·公里)。在按比例畫的網(wǎng)格線上分別畫著從2．5毫米2到240毫米2各種導線的圖線。鋁芯電纜和敷設(shè)在管內(nèi)的鋁芯絕緣線用實線表示；銅芯電纜和敷設(shè)在管內(nèi)的銅芯絕緣線用虛線表示。截面為16—120毫米2，導線間距為0．4米的架空線路的電壓損失圖線，相應(yīng)的選用截面相同的鋁芯電線的圖線。另外，截面為10毫米2和4毫米2的鋁芯線的圖線相應(yīng)的與截面為6毫米2和2．5毫米2的銅芯線的圖線重合。本文介紹的線算圖，功率因數(shù)cosΦ是按照等于1時繪制的。為了計算cosΦ值為0．7—0．95時的電壓損失，要乘以校正系數(shù)。表一分子的校正系數(shù)適用于鋁芯電纜和管敷鋁芯絕緣線；分母的校正系數(shù)適用于銅芯電線和管敷鋼芯絕緣線。表二的校正系數(shù)適用于裸鋁線架設(shè)的架空線路。

    下面舉例說明線算圖的使用方法。

    例一：配件車間的負荷功率為100千瓦，cosΦ＝0．8，由車間開關(guān)板接到變電所的鋁芯電力電纜截面為3×150十1×50毫米2，電壓為380／220伏，電纜長180米。求變電所到開關(guān)板母線處的電壓損失?

    解：在線圖上，找出P值為100千瓦，L值為o．18公里這二點。并通過這二點引一直線，在表示負荷矩的縱座標上我們得到M＝18千瓦·公里(點a)。由點a引與負荷矩網(wǎng)格線平行的直線，并與截面為150毫米2的圖線相交于點b。由點b向下引垂線，在表示ΔU的橫座標上得電壓損失值為2．6％。再由表一查得功率因數(shù)的校正系數(shù)，  因而實際的電壓損失為2。6×1．214＝3．156％。

    例二：已知供電負荷的容量為150千瓦，供電距離為200米，線路上的電壓損失不能超過5％，負荷的功率因數(shù)為0．90，問鋁芯電纜的截面積應(yīng)選用多大才合適?

    解：在線算圖上，由P值為150千瓦，L值為0．2公里的兩點，引直線得負荷矩M＝30千瓦·公里(點c)。在電壓損失ΔU＝5％處向上引一垂直線，與負荷矩為30千瓦·公里的網(wǎng)格線相交(點d)。由此我們可以斷定，采用截面大于150毫米2的電纜，有可能滿足給定的條件。為此我們應(yīng)求出截面為150毫米2的電纜的實際電壓損失值。

    由負荷矩M＝30千瓦·公里的網(wǎng)格線和導線截面為150毫米2的圖線交點c’向下引垂線，得ΔU＝4．32％(點d’)。實際的cosΦ＝0．90(由表一查得功率因數(shù)校正系數(shù)為1．138)，電壓損失為4．32×1．38＝4．92％。因此，采用截面為150毫米2的鋁芯電纜，可以保證用戶的電壓水平達到規(guī)定值。

    例三：計算鋁線截面為50毫米2，供電距離為100米的架空送電線路，當電壓損失不超過8％，功率因數(shù)等于0．8時可能輸送的最大負荷功率?

解：由表二，我們可得cosΦ＝1時允許的線路電壓損失ΔU＝8÷1．379＝5．80。在線算圖上，由ΔU值為5．8％處向下引垂線，與截面為50毫米2的圖線相交于點e。在表示負荷矩的縱座標上，我們得到符合指定條件的可能輸送的最大負荷矩為13千瓦·公里(點f)。通過點f和表示線路長度為0．1公里的點引一直線，在表示P的刻度上我們得到可能輸送的最大功率值為130千瓦。

用類似的辦法，還可以求最大供電距離間題。

用本線算圖求電路電壓為220伏或660伏的電壓損失時，得出的電壓損失值還應(yīng)分別乘以系數(shù)1．73和0．58。

線路電壓損失ΔU％的簡易計算：ΔU％=M÷（C×S） M—負荷矩（kW m）， S—截面（mm2）， C—電壓損失計算系數(shù)，銅芯，C=70，鋁芯，C=41.6。... 

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