探讨低压电缆的电压损失校验及优化

栾家斌

(中昊(大连)化工研究设计院有限公司，辽宁大连 116023)



探讨低压电缆的电压损失校验及优化

栾家斌

(中昊(大连)化工研究设计院有限公司，辽宁大连 116023)

分析了工业项目中低压动力电缆的电压损失校验方法、标准，计算出满足电压损失允许值(△μ%≤5%)条件下的电缆最小截面，针对投资成本控制的相关要求，在保证用电运行可靠性的前提下，对低压动力电缆的截面进行一定程度上的优化设计，降低投资成本，保证工程项目的顺利进行。

低压电缆；电压损失；电缆截面；优化；成本控制

工程项目在实施过程中，投资成本控制是其中的重要环节，项目的相关参与方可通过施工图的优化设计，在满足有关规范要求的前提下，适当降低裕量，从而达到功能、安全和投资成本控制的有机统一。

从现场实际经验中得知，关于施工图的优化设计范围，在满足电压损失允许值的前提下，低压动力电缆的截面优化可谓投资成本控制的重要一环。低压动力电缆的导体材质一般为金属铜，电缆截面的优化实际上就是金属铜使用量的优化。因此，优化低压动力电缆的截面，将对降低工程项目的投资成本具有一定的积极作用。

1 电压损失原理

低压配电系统电缆的电压损失是由电缆的阻抗等原因引起的。阻抗是表示电路电性能的物理量，由电缆线路的构造、材质及环境温度等多方面因素所决定，包括电阻、感抗、容抗三个部分，其公式为：

Z=R+j(XL-XC)

其中，R代表电阻，XL代表感抗，XC代表容抗，(XL-XC)代表电抗。

在电流通过电缆线路时，由于阻抗对电流所产生的阻碍作用，一部分电能以热能的形式损耗掉，同时线路的起始点与终端点之间会产生相应的电势差，这个电势差即为该条电缆线路的电压损失。

2 电压损失计算

根据《工业与民用配电设计手册》，在三相平衡负荷线路中，电压损失的计算公式如下：

Δμ%为线路电压损失百分数，%；

Un为标称线电压，kV；

cosφ为功率因数；

I为负荷计算电流，A；

l为线路长度，km。

通过以上公式，就可以对低压电缆的电压损失情况进行校验，对超过电压损失允许值的电缆线路便可以进行优化设计。

3 电压损失校验的实际应用

在工程项目中，低压配电系统的电缆敷设长度大多在几百米范围内，而电压损失往往就发生在这几百米的电缆线路上。电压损失超过规定的允许值将造成终端点无法达到额定电压，用电设备就会无法使用，而电压损失远小于规定允许值又将造成不必要的浪费，不利于投资成本控制。因此，必须将电压损失控制在一定范围内。在当前通行的设计规范中，低压配电线路的电压损失允许值，一般按μ%≤5%为原则。

电压损失校验的关键环节当属施工图设计阶段。在施工图设计阶段，电气专业工程师在选择电缆规格型号时，应当按照电压损失校验公式对每一条电缆线路进行电压损失的校验，必须将电压损失控制在5%以内。例如，某工程项目部分低压电缆的电压损失校验如表1。

表1 电压损失校验

从表1中可以看出，5号电缆的电压损失校验结果为6.66%，已超出了5%的电压损失允许值，该条电缆线路不符合终端用电设备的用电要求，因此必须采取相关措施，将电压损失控制在允许范围内。

1～4号电缆的电压损失校验结果均控制在5%以内，符合终端用电设备的用电要求。同时，我们也应该注意到，由于1～4号电缆截面本身就已经很小，进行电缆截面优化的空间也不是很大。通常情况下，对于35mm2及以下的电缆截面，我们只进行电压损失校验，不进行电缆截面的优化。

6～10号电缆的电压损失校验结果也控制在5%以内，符合终端用电设备的用电要求。其中，7～10号电缆的截面积均在50mm2及以上，在保证电压损失不超过5%以及安全可靠用电的范围内，我们认为完全可以对该部分电缆的截面进行优化，进一步降低电缆的采购成本。例如，10号电缆的电压损失为0.35%，在保证安全可靠用电的前提下，现将10号电缆的规格优化为ZR-YJV-8.7/10-3x70，重新进行电压损失的校验结果如表2。

表2 重新校验10号电缆电压损失

从表2中可以看出，10号电缆截面优化后的电压损失为0.55%，仍控制在5%的允许值范围内，但是非常明显地降低了电缆的采购成本。

在项目实际中，我们一般只对电缆截面积在50mm2及以上的低压电缆进行截面优化，在满足安全可靠用电的情况下，通常最多只降低2个截面等级。在南方某项目实施过程中，仅通过电缆截面的优化设计，就已经有效降低工程成本1 000余万元，可见低压电缆的优化设计是降低工程成本的一个重要途径。

4 电压损失的其它原因

电缆阻抗的存在是电压损失的主要原因，除此之外还存在一些其它的因素。例如，在敷设电缆的过程中，电缆遭受到机械外力的破坏，造成绝缘部分区域损坏，电缆线路的盘根错节以及违反电缆最小弯曲半径的规定进行敷设等等情况，均有可能会引起电压的损失，造成终端用电设备的无法使用。

5 电压损失的补偿措施

在了解了电压损失的原理及原因后，对于电压损失超过允许值(Δμ%>5%)的情况，我们就可以通过各种方式对电压的损失进行补偿，以使电压损失控制在允许值范围内。一般情况下，我们采取以下措施进行补偿：

①提高低压电缆截面积的等级，以降低电缆的阻抗系数。

②在符合用电设备要求的前提下，缩短电缆线路的敷设长度。

③现场设置配电箱。

④检查电缆线路的绝缘状况，保证绝缘水平正常。

⑤按规定进行电缆敷设施工，不违反电缆的最小弯曲半径。

6 结 语

在工程项目的设计过程中，设计单位通常出于保证供配电安全可靠的目的，一般将电压损失控制在最小范围内，远低于5%的电压损失允许值，建设单位或EPC承包商由于成本管理的考核制度，在施工图的优化设计阶段，完全可以在保证供配电安全可靠以及电压损失不超过5%的前提下，降低低压电缆的截面积等级，有效控制低压电缆的采购成本，保证工程项目的顺利推进。

[1] 工业与民用配电设计手册(第三版)[M].北京：中国电力出版社，2005

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