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電纜線路壓降產生的原因和計算公式

一、電纜電壓降產生的原因

英語中“Voltagedrop”是電壓降,“drop”是“往下拉”的意思。電力線路的電壓降是因為導體存在電阻。正因為此,不管導體采用哪種材料(銅/鋁)都會造成線路一定的電壓損耗,而這種損耗(壓降)不大于本身電壓的5%時一般是不會對線路的電力驅動產生后果的。例如380V的線路,如果電壓降為19V,也即電路電壓不低于361V,就不會有很大的問題。當然我們是希望這種壓力降越小越好。因為壓力間本身是一種電力損耗,雖然是不可避免,但我們總希望壓力降是處于一個可接受的范圍內。

二、線路電壓降的計算公式

一般來說,計算線路的壓降并不復雜,可按以下步驟:

1.計算線路電流I I= P/1.732×U×cosθ (三向交流) I= P/U(直流)

其中:P-功率(千瓦);U-電壓(kV);cosθ-功率因素(0.8~0.85)

2.計算線路電阻R R=ρ×L/S

其中:ρ-導體電阻率(銅芯電纜ρ=0.01740,鋁導體ρ=0.0283);L-線路長度(米);S-電纜的標稱截面

表:不同溫度下的銅導體電阻率

銅導體電阻率 Ωmm²/m
0 0.0165
10 0.0172
20 0.0178
35 0.0185
40 0.0192
50 0.02
60 0.0206

3.計算線路壓降(最簡單實用):

ΔU=I×R

線路壓降計算公式:△U=2*I*R,I-線路電流;L-線路長度

先選取導線再計算壓降,選擇導線的原則:

近距離按發熱條件限制導線截面(安全載流量);

遠距離在安全載流量的基礎上,按電壓損失條件選擇導線截面,要保證負荷點的工作電壓在合格范圍;

大負荷按經濟電流密度選擇。為保證導線長時間連續運行,所允許的電流密度稱安全載流量。一般規定是:銅線選5~8A/mm²;鋁線選3~5A/mm²。安全載流量還要根據導線的芯線使用環境的極限溫度、冷卻條件、敷設條件等綜合因素決定。一般情況下,距離短、截面積小、散熱好、氣溫低等,導線的導電能力強些,安全載流選上限;距離長、截面積大、散熱不好、氣溫高、自然環境差等,導線的導電能力弱些,安全載流選下限;如導電能力,裸導線強于絕緣線,架空線強于電纜,埋于地下的電纜強于敷設在地面的電纜等等。

三、實例計算

三相交流線路電壓降計算方法:電流*每根導線阻抗*1.732

導線的阻抗分為容抗、感抗和電阻。一般低壓導線截面積線路只計算電阻,用導體電阻率*導線截面積*導線長度。在這里,銅是0.0175*截面積*230,鋁是 0.029*截面積*230。

一般情況下連續長時間運行的設備電纜規格選大一級。確保電壓波動的情況下,設備穩定運行。

表:各段電纜長度

項目 長度
組串-逆變器 50m
逆變器至并網柜 100m

直流電纜的電壓降為:

由上圖可知組件額定輸出電流為10.76A,組串至逆變器直流電纜長度為50m,橫截面積4mm²,項目地最高溫度為35℃,考慮到導體運行時有溫升,取值為40℃,即銅電纜的導體電阻率為0.0192Ωmm²/m。

ΔU直流=IR=I*ρ*2*L/S=10.76*0.0192*2*50/4≈5.16V

該段直流電纜的電壓降低百分比為:

ΔU直流%=ΔU/Ump=5.16/(34.4*20)=0.75%

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