0.4kV低压配电线路电压降计算探讨论文_李想

摘要 本文通过分析低压配电线路负载的特点，指出目前在低压配电线路电压降计算常见的误区，从原理上给出正确的计算方法，确保各单位在农网升级改造和低电压治理时提供有效的支撑，确保改造方案行之有效。

关键字：零线电流；电压降；中性点

Discussion on calculation of voltage drop of 0.4kV low-voltage power supply line

Li Xiang

(guilin power supply bureau, guangxi power grid co., LTD., guilin, guangxi 541000, China)

Abstract By analyzing the particularity of 0.4kV power supply line, this paper points out the common mistakes in the calculation of voltage drop in the low-voltage power supply line, and gives the correct calculation method from the principle, so as to ensure that each unit can provide effective support in the upgrade and transformation of the farm network and the treatment of low voltage, and ensure that the reconstruction plan is effective.

Key words zero line current; Voltage drop；neutral

随着人们生活水平的提高，日益增长的用电量造成了低电压问题在各电网中越来越突出，也成为供电质量方面最大的问题。各电网公司也都在致力于进行农网升级改造和低电压专项治理工作。而低电压治理中最简单的办法即为更换更大截面积的导线，通过降低导线电阻值降低线路压降，而笔者在审核低电压改造方案时，发现部分设计人员在进行电压降校验时存在较大的误区或者使用错误的计算方法，导致在选择导线截面积时普遍偏小，其根本原因在于设计方案电压降计算错误，其电压计算方法简单的套用了教科书或培训材料上的公式，未理解对称电路和不对称电路的区别。本文将分析低压供电网络的特殊性，指出电压降计算需要考虑的诸多问题，给出正确的计算方法。

1 典型电压降计算原理

根据电压降落的基本原理，电压降落是指元件首末端两点电压的向量差，对于三相电路，某一相的等值电路如下图1：

图1 单相回路等值电路

则有：

（1）

取绝对值为：

（2）

用功率替代电流后为：

（3）

（2）式和（3）为工程设计时电压降计算常用公式，在各类教科书或培训材料中也多以该形式表示，也多以中高压线路电压降计算进行举例，而在低压线路改造工程实际计算中，部分设计单位却简单的套用该公式，造成在导线截面积的选取上产生了较大差错。

2 低压配电线路的特点

低压配电线路具有与中压和高压线路完全不同的特点，可简化为如图2，主要包括以下几个方面:

（1）中高压配电具有近似的对称性，而低压线路用户用电具有随机性，单相用户为主，少量三相用户。为典型的不对称负载，单相负荷需要零线形成回路，且零线有较大的电流，会产生较大的电压降。

（2）各相的负荷不等于某支线总负荷除以3，如某支线有7户，每户平均2千瓦，则三相的负荷分配为:4kW、4kW、6kW，而不是每相均为14/3=4.6kW。

图2 典型低压网络等值电路

3 对称电路与不对称电路电压降计算的差别

对于低压三相四线制电路，可等效为图3，其中Z11、Z21、Z31为负载，UAO、UB0、UC0为负载两侧电压，ZA=RA+jXA、ZB=RB+jXB、ZC=RC+jXC为线路阻抗，ZN=RN+jXN为零线阻抗，O点为系统中性点。

图3 低压三相四线等值电路

当负载对称时：

ON之间无电流，即零线无电压降，对于三相负载中的A相回路，负载两侧电压UAO可按式（2）得：

取绝对值为：

（4）

即A相负载两侧的电压为A1点至中性点之间的电压，此时线路阻抗仅为为某相线路单线长度阻抗，零电位中性点位于负载内部。

　当三相负荷不对称时，取极端不对称情况，即仅某一相用电时，可简化为下图4：

图4 单相供电网络等值电路

　其中：U为变压器出口电压相电压，U1为用户侧电压；ZA为火线阻抗，ZN为零线阻抗，ZA=ZN=R+jX，R为导线电阻，X为导线电抗；Z1为用户等效阻抗。

则有:

（5）

对于不对称电路，IN=0~max（IA，IB，IC）之间，工程中为确保在各种不平衡状态下电压合格，相线和零线电流均需按该支路三相最大值选取，且IA=IN，则（5）式取绝对值可等效为：

（6）

　其中R、X为供电距离单根导线的电阻和电抗

　对称电路和不对称电路主要差异在于是否为零，对称电路零线无电流，无电压降，负载两侧电压即为火线至中性点的电压差。而不对称电路还需减掉零线电压降，故线路阻抗为线路供电距离的2倍。

　此处也为工程计算中较容易出错的地方，简单的套用对称三相供电线路电压降计算方法将造成设计的导线截面积严重不足。

4 工程计算实例

我市某台区存在电压低的情况，用户距离变压器为750米，该片区共有用户5户，根据国家能源局要求户均容量不小于2kW的要求，计划架设三相四线至该片区，5户分配方式为A相2户，B相2户，C相1户。每户按户均2kW，功率因数0.9计算，每户最大电流约等于10A，取最大电流相进行电压降计算，即I=20A，变压器出口线电压取400V，即相电压U=230V，要求任意一相单独用电时末端电压不低于210V，导线参数按《工业与民用配电设计手册数据》提供的数据如下表：

设计单位根据（2）式进行计算，当选择25mm2导线时：

设计单位给出了选择25mm2导线的方案。

而按（6）式进行计算，带入相同的参数，则有：

即当出现负荷不平衡时，电压最低可低至193V，已远低于210V的目标值。根据线路参数表按（6）式再逐个型号进行计算，导线截面积最小应选择50mm2，与原设计计算差2档。错误的计算将造成线路改造后依然解决不了问题，再次重复投资，对资金造成极大的浪费。

5 结论

低压网络电压降计算不能简单的套用中压或高压电压降计算方法，中压或高压呈近似对称性，而低压网络为典型的不对称网络，工程设计中应按最不平衡的情况下电压依然合格作为设计目标，且因理论计算与实际可能存在的差异，计算值不能压标准的下限。

本文给出了电压降校验简单有效的计算方法，即取最大相电流作为计算电流，线路阻抗取火线与零线阻抗之和，即供电距离的2倍计算，按（6）式即可简单的算出用户侧在极端不平衡时的最低电压，通过更换不同截面积导线参数可简单的选出可行的改造方案。

参考文献

[1] 李洪. 农业工程供电设计中线路电压损失的计算与导线选择 [D]. 安徽建筑.2003(06)

[2] 巴金祥,李宝国,陈文实. 输电线路电压损失的一种估算方法 [C]. 辽宁工学院学报.2003(01)

作者简介

李想（1980），男，广西桂林市人，本科学历，工程师，主要从事生产管理。

论文作者:李想

论文发表刊物:《中国电业》2019年22期

论文发表时间:2020/4/7

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