供電半徑的經(jīng)驗計算和應(yīng)用

供電半徑的經(jīng)驗計算和應(yīng)用作者:

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供電半徑供電半徑就是從電源點開始到其供電的最遠的負荷點之間的線路的距離，供電半徑指供電線路物理距離，而不是空間距離。低壓供電半徑指從配電變壓器到最遠負荷點的線路的距離，而不是空間距離。城區(qū)中壓線路供電半徑不宜大于3公里，近郊不宜大于6公里。因電網(wǎng)條件不能滿足供電半徑要求時，應(yīng)采取保證客戶端電壓質(zhì)量的技術(shù)措施。0.4千伏線路供電半徑在市區(qū)不宜大于300米。近郊地區(qū)不宜大于500米。接戶線長度不宜超過20米，不能滿足時應(yīng)采取保證客戶端電壓質(zhì)量的技術(shù)措施。供電半徑是電氣豎井設(shè)置的位置及數(shù)量最重要的參數(shù)。250米為低壓的供電半徑，考慮50米的室內(nèi)配電線路，取200米為低壓的供電半徑，當超過250米時，每100米加大一級電纜。低壓配電半徑200米左右指的是變電所（二次為380伏）的供電半徑，樓內(nèi)豎井一般以800平方左右設(shè)一個，末端箱的配電半徑一般30~50米。供電半徑取決于以下2個因素的影響：1、電壓等級（電壓等級越高，供電半徑相對較大）2、用戶終端密集度（即：電力負載越多，供電半徑越?。┩N電壓等級輸電中，電壓跌落情況小，那么供電半徑就大。

相比較來說：在同能負載情況下，10kV的供電半徑要比6kV的供電半徑大。在統(tǒng)一電壓等級下，城市或工業(yè)區(qū)的供電半徑要比郊區(qū)的供電半徑小。三相供電時，銅線和鋁線的最大合理供電半徑計算公式(J為經(jīng)濟電流密度)：Lst=1.79X85X11.65/j=1773/jmLs1=1.79X50X11.65/j=1042/jm單相供電時：銅線和鋁線最大合理供電半徑計算公式如下。Ldt=4.55X14X13.91/j=885/jm(11)Ldl=4.55X8.3X13.91/j=525/jm(12)選定經(jīng)濟截面后，其最大合理供電半徑，三相都大于0.5km,單相基本為三四百米，因此單純規(guī)定不大于0.5km,對于三相來說是“精力過?！?，對單相來說則“力不從心”。、經(jīng)濟電流密度值導(dǎo)線名稱年最大負荷利用小時數(shù)3000以下3000?50005000以上裸銅導(dǎo)線3.02.251.75裸鋁導(dǎo)線1.651.150.9銅芯電纜2.52.252.0鋁芯電纜1.921.731.54

低壓導(dǎo)線截面的選擇，有關(guān)的文件只規(guī)定了最小截面，有的以變壓器容量為依據(jù)，有的選擇幾種導(dǎo)線列表說明,在供電半徑上則規(guī)定不超過0.5km。本文介紹一種簡單公式作為導(dǎo)線選擇和供電半徑確定的依據(jù)，供電參考。1低壓導(dǎo)線截面的選擇1.1選擇低壓導(dǎo)線可用下式簡單計算：S=PL/CAU%(1)式中P——有功功率上亞；L——輸送距離，m;C——電壓損失系數(shù)。系數(shù)C可選擇:三相四線制供電且各相負荷均勻時，銅導(dǎo)線為85,鋁導(dǎo)線為50;單相220V供電時，銅導(dǎo)線為14，鋁導(dǎo)線為8.3。

(1)確定AU%的建議。根據(jù)《供電營業(yè)規(guī)則》(以下簡稱《規(guī)則》)中關(guān)于電壓質(zhì)量標準的要求來求取。即：10kV及以下三相供電的用戶受電端供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；對于380V則為407~354V;220V單相供電，為額定電壓的+5%,-10%,即231~198V。就是說只要末端電壓不低于354V和198V就符合《規(guī)則》要求，而有的介紹AU%采用7%,筆者建議應(yīng)予以糾正。因此，在計算導(dǎo)線截面時，不應(yīng)采用7%的電壓損失系數(shù)，而應(yīng)通過計算保證電壓偏差不低于一7%(380V線路)和一10%(220V線路)，從而就可滿足用戶要求。(2)確定AU%的計算公式。根據(jù)電壓偏差計算公式，A6%=(U2-Un)/Unx1O0,可改寫為:A6=(U1—AU—Un)/Un,整理后得：△U=U1-Un-A6.Un(2)對于三相四線制用(2)式：△U=400-38O-(-0.07x380)=46.6V,所以AU%=AU/U1x1OO=46.6/400x100=11.65;對于單相220V,AU=23O-220-(—0.1x220)=32V,所以AU%=AU/U1x100=32/230x100=13.91。1.2低壓導(dǎo)線截面計算公式1.51.5需說明的幾點三相四線制導(dǎo)線為銅線時，Sst=PL/85x11.65=1.01PLx10-3mm2(3)導(dǎo)線為鋁線時，Ssl=PL/50x11.65=1.72PLx10—3mm2(4)2.2對于單相220V：導(dǎo)線為銅線時，Sdt=PL/14x13.91=5.14PLx10-3mm2(5)導(dǎo)線為鋁線時，Sdl=PL/8.3x13.91=8.66PLx10-3mm2(6)式中下角標s、d、t、l分別表示三相、單相、銅、鋁。所以只要知道了用電負荷kw和供電距離m,就可以方便地運用(3)~(6)式求出導(dǎo)線截面了。如果L用km,則去掉10-3。

用公式計算出的截面是保證電壓偏差要求的最小截面，實際選用一般是就近偏大一級。再者負荷是按集中考慮的，如果負荷分散，所求截面就留有了一定裕度?？紤]到機械強度的要求，選出的導(dǎo)線應(yīng)有最小截面的限制，一般情況主干線鋁芯不小于35mm2,銅芯不小于25mm2;支線鋁芯不小于25mm2,銅芯不小于16mm2。計算出的導(dǎo)線截面，還應(yīng)用最大允許載流量來校核。如果負荷電流超過了允許載流量，則應(yīng)增大截面。為簡單記憶，也可按銅線不大于7A/mm2，鋁線不大于5A/mm2的電流密度來校核。2合理供電半徑的確定上面(3)?(6)式主要是滿足末端電壓偏差的要求，兼或考慮了經(jīng)濟性，下面則按電壓偏差和經(jīng)濟性綜合考慮截面選擇和供電半徑的確當已知三相有功負荷時，則負荷電流If=P/。如用經(jīng)濟電流密度j選擇導(dǎo)線，則S=If/j。根據(jù)《規(guī)則》規(guī)定，農(nóng)網(wǎng)三相供電的功率因數(shù)取0.85,所以S=P/xO.38x0.85j=P/0.5594j=1.79P/jmm2(7)三相供電時，銅線和鋁線的最大合理供電半徑計算公式：Lst=1.79x85x11.65/j=1773/jm(8)Lsl=1.79x50x11.65/j=1042/jm(9)若為單相供電在已知P時，則S=If/j=P/Un/j=4.55P/j(按阻性負荷計)。按上法，令4.55P/j=PL/CAU%,從而求得：L=4.55CAU%/jm(10)將前面求得的AU%代入(10),同樣可求出單相供電時，銅線和鋁線最大合理供電半徑計算公式如下。Ldt=4.55x14x13.91/j=885/jm(11)Ldl=4.55x8.3x13.91/j=525/jm(12)選定經(jīng)濟截面后,其最大合理供電半徑,三相都大于0.5km,單

相基本為三四百米，因此單純規(guī)定不大于0.5km,對于三相來說是“精力過?！?，對單相來說則“力不從心”。山東省榮成市電業(yè)局264300 在當前的農(nóng)網(wǎng)改造中，為了保證電能質(zhì)量，降低線損,減輕農(nóng)民負擔，一些文件和文章都提出了農(nóng)網(wǎng)改造的技術(shù)要求，例如規(guī)定了各電壓等級線路的供電半徑：10kV不超過15km,0.4kV不超過0.5km。這對于科學(xué)地規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，縮短供電半徑和保證供電質(zhì)量，無疑是一件好事,在一定條件下，這種規(guī)定也是必要的。但在具體執(zhí)行過程中或驗收時,有人則認為，只要不超過15km和0.5km,就認定符合標準，這是一種片面的看法，應(yīng)予以糾正。例1：我市某村原有功負荷P=750kW,采用LGJ-50導(dǎo)線,10kV專線供電，線路全長7km。后因養(yǎng)殖業(yè)和加工業(yè)的發(fā)展，負荷猛增至2200女亞,功率因數(shù)平均為0.85，試問該線路該不該改造？解：是否改造，需計算各項指標。（1）線路載流量（負荷電流）和電流密度線路負荷電流:

WrN —73-Mem,149-6A萬149-6A萬k10乂10J 85,A149.6-……□電流密度/b=v=-so"=2-"A/mm⑵線路末端電壓偏差.常上*QX電壓損失3=52200乂1小xQ65乂7+13§3x101菖0.39?<7―一皿5乂時 …08V末端電壓510500-1308±9L92V末端電壓偏差率dt7%奶一"Xdt7%奶一"X100=919?-^QQ°x1OO=-S.O8（3）線路功率損失功率損失:dP=3嚴Rh3x149.41x0.65x7IO-3=304.6kW損失百分數(shù):Ap=p+“m100=

304,6im..,

2200+304,6X100=I2-2

上述結(jié)果表明，導(dǎo)線負荷電流為149.4A,小于允許載流量220A,可長期運行不發(fā)熱，但電流密度2.99A/mm2，比經(jīng)濟電流密度1.65A/mm2（按最大負荷利用小時3000以下計算）高許多，因而功率損失高達12.2%。再從電壓偏差率看，-8.08%也超出了《供電營業(yè)規(guī)則》（以下簡稱《規(guī)則》）規(guī)定的±7%的范圍（此處所說的電壓偏差系指《規(guī)則》所規(guī)定的用戶受電端的供電電壓的允許偏差為額定電壓的百分數(shù)，并非是電壓損失百分數(shù)）。所以，此例中供電半徑雖只有7km,仍需要改造。例2：某單相220V供電線路，路徑長L=250m,有功負荷P=30kW,采用TJ-25導(dǎo)線供電，試分析運行狀況。解：（1）電流密度及功率損失r互“13-..4 -電流密度 1="=一--5.45A/mm功率損失：△P=PR-136.4,比d74汛Zx0.25kIO'3=6.98kW心%=x18="X100=13,6（2）線路末端電壓偏差因為是低壓線路，線間距離小，感抗可忽略不計，可簡化計算

Au=夢懸］袈鐲Au=夢懸］袈鐲=493式中C——常數(shù)，因為銅線，C取14。雙隗三xLQO230~-220X100二-17.9上述計算結(jié)果也說明，供電半徑雖只有250m（小于500m）,線路載流量（136.4A）也小于允許載流量（180A）,但末端電壓偏差高達一17.9%,大大超過了《規(guī)則》+7%、-10%規(guī)定的范圍，有功損失高至18.6%,因此仍需改造，或加粗導(dǎo)線，或采用三相四線制的供電方式。所以在農(nóng)村電網(wǎng)改造中，除解決電桿、金具、導(dǎo)線嚴重老化外，要重點解決電壓偏差大和線損高的問題。因此，改造迂回線路，縮短供電半徑，增大導(dǎo)線截面和改進網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將成為我們工作的重點。那么，又如何實現(xiàn)上述目標呢?要達到供電半徑的標準要求，導(dǎo)線截面又如何選擇呢？以往，我們根據(jù)《農(nóng)電手冊》的設(shè)計要求，對于0.38?10kV導(dǎo)線截面的選擇，一般先根據(jù)電壓損失的要求來選擇，然后用導(dǎo)線允許截流量（發(fā)熱條件）和機械強度（允許最小截面）來驗算。一般情況，特別是在考慮到5?10年的發(fā)展裕度，后兩個條件也均可滿足，不過為了降損，用功率損失來校驗一下也是十分必要的。線損降低了，也就為將來城鄉(xiāng)同網(wǎng)同價鋪平了道路。

現(xiàn)以低壓為例選擇導(dǎo)線。采用簡化公式:S=PL/CAU% (1)式中C,當為三相四線，負荷均勻分配時，銅導(dǎo)線為83,鋁導(dǎo)線為50；當為單相220V,銅導(dǎo)線14,鋁導(dǎo)線8.3。AU%采用多大呢？即在最大允許電壓損失時，末端電壓的偏差不超過《規(guī)則》的最小要求值，可由下式計算：△ =(5- =lU'-AU-伉)/(ax100)當采用三相時，U1=400V,Ue=38OV,AU%=—7，求得AU=46.6V,AU%=11.65；當采用單相時,U「230V,Ue=220V,AU%=—10，求得AU=32V,AU%=13.91。在供電半徑為500m時，為保證電壓偏差不超過規(guī)定范圍時，其導(dǎo)線最小截面與有功負荷的關(guān)系是：三相四線制：據(jù)(1)式可得導(dǎo)線為銅線：SSi=500/83x11.65P=0.52P(2)導(dǎo)線為鋁線:SSl=500/50x1L65P=0.86P(3)單相220V時:

導(dǎo)線為銅線:Sdt=500/14x13.91P=2.57P(4)導(dǎo)線為鋁線：Sdl=50O/8.3x13.91P=4.33P(5)知道了有功P,就可以方便而簡單地計算出導(dǎo)線截面。例3:用例2的條件，重選導(dǎo)線截面并求電壓偏差及功率損失。解小仍采用單相供電方式，用(4)式導(dǎo)線截面：Sdt=2.57P=2.57x30=77.1,選高一級的TJ-95。末端電壓：U2=U1-AU=UlPL/CSxU1/100=230—30x250/14x95x230/100=217V電壓偏差:AU%=(U2—Ue)/Uex100=217—220/220x100=—1.36功率損失:AP=l2R=136.42x0.2x0.25x2x10—3=