低压配电线路的电能损失分析

　　1、低压配电线路电能损失分析

　　输配电线路上的电能损失，是电能损失中最重要的组成部分。尤其是低压配电线路的电能损失非常大，已逐步引起人们的重视

　　长期以来，因为中、低压输电线路很长，相关人员都较为重视，工程设计中，也采取了按经济电流密度选择导体等节能措施。而低压配电线路，则因其供电距离较近，致使其电能损失被长期忽视。但是，实际上低压配电线路的回路数量非常多，线、缆加起来的总长度也很长，其电能损失和有色金属的消耗量就非常大。所以，在工程设计中，对低压配电线路的电能损失问题，应给予高度重视。 

　　低压配电线路的截面，主要是依据导体发热允许的载流量及允许电压降等主要因素选择，电压偏差的允许值一般为额定电压的±5%。线路首端(变电所低压母线处)的电压为400V，线路末端(用电设备处的电压偏差为额定电压的-5%时)的电压可以为361V。假设线路采用的是185mm2全塑电缆，其线路电阻为阻抗的77.5%;采用70mm2的全塑电缆，其电阻为阻抗的95%;采用35mm2的全塑电缆，其电阻为阻抗的99%。采用25mm2以下的全塑电缆，其电抗可以忽略。可见在低压配电系统中，输电线路(尤其是小截面的线路)的电阻是主要的。线路中的有功和无功电流都会在线路电阻上造成电能损失。在线路上的总电能损失，一般为用电设备总额定功率的5%～8%，它占整个变配电系统电能损失的比例非常可观。

　　例如：一栋建筑面积为4万m2的普通办公楼，设有2×1600kVA的变压器，若按负载率为50%(相当于仅一台1600kVA的变压器)计算，假设取低压配电线路上的有功损失为5%，则低压配电线路上每年的电能损失如下：W=1600(kVA)×0.85(功率因数)×8760(一年的小时数)×5%=630720(kWh)，即每年在低压配电线路上的电能损失达63万多度(计算中的功率因数取为自然功率因数0.85，因为线路中的电流，均为补偿前的电流)。可见低压配电线路上的电能损失，多交的电费相当可观，应当引起重视。 

　　假若其变电所位置少偏离负荷中心40m，电气竖井少偏离线路配出中心位置25m(线路长度的缩短约为未偏离前距离的1.5倍，即25x1.5=37.5m)，则变电所、电气竖井二者的位置合理，将使低压线路的总长度缩短约77.5m。此时，线路上的电能损失可减少约40%，每年便可节电25万多度。假若按目前常规价格(0.8元/度)计算，每年可节约电费人民币20多万元，可见缩短低压配电线路长度的重大意义。 

　　2、变电所位于负荷中心的意义

　　变电所应位于负荷中心，虽然在设计规范中，早已有明确规定，但在实际工程中，由于各种因素的影响，往往难以落实。由此引出的一系列问题，应引起足够的重视。 

　　(1)变电所偏离负荷中心，电能损失增大

　　变电所偏离负荷中心，相当于用低压配电代替高压输电，采用10kV高压输电，其电压是低压380V输电电压的26.3倍，输送同样的功率(P=UI)，10kV的电流比380V的电流小26.3倍，输电线路上的功率损耗与电流的平方成正比(P=I2×R)。在输电距离、线路电阻相同的情况下，380V输电的线路损耗为10kV输电线路损耗的692倍(26.3²=692)。 

　　因为低压配电与高压输电的线路截面不可能相同，低压380V输电线路的截面，一般要比高压10kV输电线路的截面大20多倍。由于线路截面的加大，电能损耗就相应的减小。实际上，相同的距离，传输相同的功率、低压380V输电线路的损耗，一般为高压10kV输电线路损耗的30多倍。

　　(2)变电所偏离负荷中心，增加耗铜量

　　因为低压380V输电采用的电缆截面，比高压10kV输电采用的电缆截面大了20多倍。所以，采用380V输电比采用10kV输电，在有色金属材料的消耗上就增加约20多倍。

　　再者，由于低压配电系统保护级数很多，各级保护之间要有选择性，往往使上级断路器加大很多。电线、电缆的截面也就相应的加大很多，这也使耗铜量增加。我国目前已经出现铜资源紧缺，铜材价格迅速大幅度上升的局面，合理的选择低压配电线路的截面，节约铜材就显得更为重要。 

　　(3)变电所偏离负荷中心，降低了供电质量 

　　低压供电的电流大，电压波动(偏差)也大，由于变电所偏离负荷中心，导致线路加长，更易引起电压偏差加大，容易出现欠电压(用电高峰时)或过电压(夜间用电低谷时)的现象。尤其是过电压的危害更大，会严重缩短用电设备的寿命，甚至烧毁用电设备。

　　综上所述，变电所深入负荷中心的重要意义，至少有下列三点： 

　　第一、减少电能的损耗; 

　　第二、节约大量的铜(铝)芯电缆及电缆敷设等相关费用，节约初投资; 

　　第三、提高供电质量，减少用电设备的损坏，延长用电设备寿命，降低维护工作量。

　　然而，目前的实际状况却很不理想，在现有和待建的工程中，其变电所真正位于负荷中心的很少，大多数都偏离或远远偏离负荷中心(例如：为某一栋建筑物供电的变电所，设在了本建筑物的边角;为某个建筑群供电的变电所，又设在该建筑群的边角)。长此以往，使相关人员形成了见怪不怪、熟视无睹的局面。 

　　例如，80年代，北京某大饭店建设时，其变电所设在了该饭店大楼的后面，距大楼50m(内有8台变压器)，用铜量增加很多，仅此一个工程，就用掉了当年整个华北地区全年的铜材供应指标，不仅增加了初投资，增加了大量的电能损耗，也降低了电能质量。

　　(4)一个设想

　　在民用建筑中，要想使变电所深入负荷中心，必须努力缩小变电所的面积，最好能学习发达国家的做法，在解决维护管理、检修安全的前提下，将变配电装置做紧凑，或直接将预装式变电所进楼。

　　3、二级低压配电室、电缆竖井处于合理位置的重要性不可忽视

　　目前，二级低压配电室和电缆竖井，偏离其线路配出中心的现象也很严重。而它们每偏离最佳位置1m，电缆长度(电流路径需要一来一回)就要增加约1.5m，相当于变电所偏离负荷中心约1.5m。所以，二级配电室、电缆竖井位于最佳位置，可有效的缩短低压配电线路的长度，既节材、节能，又可提高供电质量。

　　变电所、二级低压配电室、电缆竖井等，普遍偏离最佳位置的原因，主要是在工程设计过程中，确定它们的位置时，常常是建设计师(个别时候是业主)说了算，因为他们对上述问题的严重性不了解，对电气专业人员的意见不够重视。便往往将变电所、配电室、电气竖井设在了建筑物的边角位置。

　　因为线路上的电能损耗，看不见、摸不着;难以引起人们的重视。这种不合理的设计，便习以为常、延续不止。 

　　目前，我国大力提倡节能，电气专业的同仁们，何不借此东风，大力宣传，引起各有关人士对电气专业节能的足够重视与合作，扭转目前这种严重的不合理局面。

　　4、低压配电距离的控制 

　　为缩短低压配电线路的长度，其措施之一是限制供电半径。 

　　4.1供电半径的含义

　　常说的供电半径，应当正确的理解其含义，它指的应该是输配电导线、电缆的长度(含室内、室外、水平、垂直线路的总长度)，而不是从建筑平面图中量出来的直线距离。这一点必须特别注意。 信息请登陆:输配电设备网

　　室外电缆常常需要沿道路敷设，一般不走斜线，且基本上是拐直角弯。进出建筑物还要预留20m备用长度。

　　室内线路的长度，要考虑水平和垂直两部分，水平部分一般沿走道等敷设，要拐很多弯;还要考虑由竖井引出后的支路与干线的走向不同，线路很可能要走许多回头路;电线、电缆的两端要留施工、检修备用长度等。总之，线路的实际长度，往往远大于其平面图上的直线距离。

　　4.2低压380/220V供电半径(输配电距离)的控制

　　目前，在小区规划和工程方案设计阶段，应对低压380/220V供电的最大半径(线路长度)进行宏观控制，建议参考《全国民用建筑工程设计技术措施》2.3.1条的规定:“当供电距离大于250m，计算负荷大于100kVA宜采用高压供电”。此规定，只是对供电半径的一个大概的粗略限制，不是硬性规定。与供电半径有关的因素较多，在确定某工程的供电半径时，应根据该工程的具体情况，按照电线、缆允许的载流量及最大电压降的限制，结合当地的电源条件、初投资等因素，综合考虑，确定技术、经济合理的供电方案。

　　4.3照明支线长度的控制

　　由最末一级照明配电箱(常常设在建筑物的电气竖井内)到最末端一个灯的支线长度，一般要求不宜超过40m。这是按支线不超过其允许最大电压降(约为额定电压的2%)的宏观控制值。在确定电气竖井和照明配电箱的位置时，要考虑线路的水平拐弯和垂直部分的长度，使每个电气竖井到建筑物端部(或照明配电箱到最远一个灯)的直线距离，一般不宜超过30m;两个竖井之间的直线距离，一般不宜超过60m。

　　4.4尽量做到三相负荷平衡，并注意减少谐波

　　尽量做到三相负荷平衡，并注意减少谐波，从而减小中性线中的电流，这不但减小了中性线上的电能损失，同时减小了线路的电压降。如果中性线上无电流，则仅在相线上有压降和电能损失，会有效的提高供电质量、节能，且有利于供电安全。

　　4.5合理的补偿无功功率，因为无功电流同样可在线路上造成电能损失和电压降。所以，合理的补偿无功功率，减小无功电流，可减小电能损失和电压降，提高供电质量。