淺談電力電纜的“壓降”

時間：2015-06-02 12:16:31 來源：中國百科網文庫 點擊量：610

　　前言

　　對于動力裝置，例如發電機、變壓器等配置的電纜 target='_blank'>電力電纜，當傳輸距離較遠時，例如900m，就應考慮電纜電壓的“壓降”問題，否則電纜采購、安裝以后，方才發覺因未考慮壓降，導致設備無法正常啟動，而因此造成工程損失。但是如何正確計算電力電纜的壓降，卻是一個現實的問題；另外，筆者在實際工作中，也遇到過因電纜敷設不當而造成電纜壓降超出許可范圍的案例。本文試圖就這二方面的問題談談個人的看法。

　　一.電力線路為何會產生“電壓降”？

　　英語中，“Voltage drop”就是電壓降，“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，所以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.在哪些場合需要考慮電壓降?

　　一般來說，線路長度不很長的場合，由于電壓降非常有限，往往可以忽略“壓降”的問題，例如線路只有幾十米。但是，在一些較長的電力線路上，有些用戶在電力線路配置問題上往往只是很在意如何選用電纜（型號，規格），而往往忽略、忽視了電纜壓降的問題。一旦電纜敷設后在啟動設備時方才發現：或因電壓太低，根本啟動不了設備；或設備雖能啟動，但處于低電壓運行狀態。而到這種情況出現時就會顯得非常被動。那么在哪些情況下需要事先考慮電壓降的問題呢？

　　首先，較長電力線路需要考慮壓降的問題。所謂“長線路”一般是指電纜線路大于500米。其次，對電壓精度要求較高的場合也要考慮壓降。例如，有些電力設備對電壓有要求，當壓降超過了設備許可范圍，設備就無法啟動。還有就是電纜用于驅動重要的機械設備，當電壓低于某一數值時，設備雖仍可運轉，但因是處于“低電壓”狀態，時間長了會損壞設備。如果設備價格昂貴，或者設備損壞后會造成較大經濟損失時，就必須事先關注壓降的問題。

　　三.如何計算電力線路的壓降？

　　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 ，公式：I= P/1.732×U×cosθ ，其中： P—功率，用“千瓦” U—電壓，單位kV cosθ—功率因素，用0.8～0.85

　　2 .計算線路電阻R，公式：R=ρ×L/S，其中： ρ—導體電阻率，銅芯電纜用0.01740代入，鋁導體用0.0283代入L—線路長度，用“米”代入S—電纜的標稱截面

　　3.計算線路壓降，公式：ΔU=I×R ，舉例說明：某電力線路長度為600m，電機功率90kW，工作電壓380v，電纜是70mm2銅芯電纜，試求電壓降。

　　解：先求線路電流I
　　I=P/1.732×U×cosθ=90÷（1.732×0.380×0.85）=161(A)
　　再求線路電阻R
　　R=ρ×L/S=0.01740×600÷70=0.149(Ω)
　　現在可以求線路壓降了：
　　ΔU=I×R =161×0.149=23.99（V）
　　由于ΔU=23.99V，已經超出電壓380V的5%（23.99÷380=6.3%），因此無法滿足電壓的要求。
　　解決方案：增大電纜截面或縮短線路長度。讀者可以自行計算驗正。

　　四.電力線路壓降超大的種種原因

　　在電力線路的設計中，明明壓降沒有超出5%，但為何電纜敷設后會出現壓降過大、乃至無法正常啟動設備呢？從上面的計算過程中，我們不難發現：電纜截面過小或線路過長都會造成線路壓降超大。除此之外，還有沒有其它的原因呢？

　　1. 電纜安裝過程中或其后，電纜受到外力破壞，絕緣受損，但還不至于立馬就造成短路的狀態。

　　在這種情況下，因存在“漏電流”現象，線路電壓自然受到損失，就好比一根自來水管出現破損，遠端的水壓顯然是下降的；破洞越大，水壓下降也越大。要驗證是否存在這種情況，驗證的方法很簡單：測量電纜線芯的絕緣狀況。若發現此時的絕緣水平較之安裝之前有確認的下降，那么原因也就找到了。真的驗證了絕緣水平有所下降，此時的問題就不是“壓降”了，而是要想方設法找到電纜受損位置進行處理，不然會因電纜絕緣缺陷的擴大，早晚就會造成電纜“短路”的后果。在筆者實踐中就有這樣的例子。

　　2. 另一種原因是，電纜敷設后，因余留較多，在靠近開關柜處將余留電纜收成小圓圈所造成。這是筆者親身經歷的一個案例。

　　上海某臺資企業生產一種汽車部件，其加工過程對于環境溫度、濕度要求較高，于是生產車間里專門有排氣、送濕的空調系統。動力電纜選用本公司4芯240平方銅芯電纜（VV22 0.6/1kV 4×240mm2），電纜是二年前出廠的。接到用戶“投訴”我們立即到達現場了解情況。到現場了解到該電力電纜線路長度約420米，單臺空調負載為60kW，廠方使用6臺這樣的大功率空調裝置，共配備了二條上述電纜，也即“一拖三”。現場測得變壓器輸出電壓接近400V，但終端電壓只有320～340V，根本無法啟動空調：不要說拖動3臺，就是一臺空調也啟動不了，生產處于停頓，廠方非常著急。根據這樣的線索，我們現場計算壓降無論如何不會超過3%（讀者可以按上面的闡述試著計算看看）那么問題出在哪里呢？

　　首先，電纜線路上有很長一段是埋在水泥地下的，會不會是在敷設過程中電纜局部受損，絕緣有所下降造成的呢？經現場測定，電纜絕緣情況良好。于是就排除了這種可能。至此，問題仍未得到解決。不要說廠方著急，我們也非常著急：為用戶排憂解難也是我們電纜企業義不容辭的一種責任！第二天，我們又重返現場，這次主要是沿電纜420米路徑查看線路情況。由于電纜很大部分是直埋在地下的，我們能看到的只是電纜的變壓器始端和開關柜終端。先是查看變壓器房，沒有發現異常。但接下來來到配電房開關柜處，終于找到問題的癥結了：由于電纜采購的長度留有充分余地，電纜敷設后余留有十多米，廠方不舍得截去，就將多余的電纜全部打成直徑約1m不到的“圈”，這“圈”就是造成電壓降的“罪魁禍首”！因為電纜被過分彎曲后，造成電流事實上的“阻力”（這也是所有電力電纜都規定了最小彎曲半徑的道理）。有了這種判斷后，要求廠方采取措施“松結”，給電纜“松綁”。廠方也接受了我們的建議。二天后，我們再到現場時，空調已全部能正常工作了，車間恢復了生產。

　　從上面的例子中，我們可以發現，不當的敷設方法也會造成線路“異常壓降”。

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