电压损失的计算以及减少电压损失方法

采用Excel编写自动计算表格进行供电线路的电压损失计算，以准确、快速地计算线路电压 损失，直观地对比各种情况下的线路电压损失数值，从而优化设计，确定最优的供配电方案。并根据计算结果，提出采用三相配电、楼层配电间的覆盖半径不宜过大、增大配电距离较长的线缆截面积等措施减少线路的电压损失。

一、问题的提出

在建筑电气设计中， 应保证用电设备进线处的电压值在允许范围内。对正常情况下用电设备端子处的电 压偏差允许值 （以标称系统电压的百分数表示） 作出了要求，宜符合以下要求：“1 对于照明， 室内场所宜为 ± 5 %；对于远离变电所的小面积一般场所，难以满足上述要求时，可 为 + 5 %、 - 10 %；应急照明、景观照明、道路照明和警卫照明宜为 + 5 %、 - 10 %；2 一般用途电动机宜为 ± 5 %；3 电梯电动机宜为 ± 7 %；4 其他用电设备，当无特殊规定时宜为 ± 5 %。” 保证设备用电处的供电质量， 是工程设计中必须满足的要求 电气设计人员应该对设计中各用电设备处的电压损失进行量化估算。

鉴于线路电压损失计算的重要性， 《建筑工程设 计文件编制深度规定 （2016 版）》 也要求在初步设计或施工图设计中提供典型回路电压损失计算的设计计 算书。

二、工程设计中电压损失计算常用方法及特点

实际工程设计中，某用电设备点电压损失的计算 一般采用的电压损失计算方法及各方法的特点如表 1 所示。在实际工程设计过程中，因上述 3 种方法的应用局限性，工程设计人员一般仅按满足 200 ~ 250 m 的 供电范围进行配电设计，较少定量地估算各用电设备 处的实际电压损失， 也很少根据各种情况下电压损失 的估算值对比及调整多种供电方案。

三、利用 Excel 进行供电线路的电压损失计算

利用 Excel 强大的函数、 计算功能， 可准确、 快 速地计算各配电回路的电压损失；可快速、 直观地对 比各种情况下线路的电压损失数值， 优化设计， 从而 确定最优的供配电方案。本文针对如何利用 Excel 进行线路的电压损失计 算， 并根据计算结果分析工程设计中为保证电压损失 在允许的范围内应采取的对策。

3. 1 计算公式

a. 三相平衡负荷线路 （带 1 个集中负荷）：

b. 接于线电压的单相负荷线路 （带 1 个集中负 荷）：

c. 接于相电压的负荷线路 （带 1 个集中负荷）：

3. 2 参数取值

常用载流导体 （如 YJV 电缆、 BTTZ 电缆、 BV 电线、 矩形铜母线、 密集 铜母线等） 的电阻、 电抗值 （Ω / km） 进行电压损失 计算。

3. 3 利用 Excel 进行供电线路电压损失计算需要解 决的关键问题

a. 根据电线电缆的额定电压、 型号、 相线截面 积自动查找电线电缆的电阻值、 感抗值。解决方法：利用 Excel 的 SUMPRODUCT （ ） 数 组函数进行多条件匹配。

b. 使输入电线电缆的额定电压、 型号、 相线截 面积与计算表中已有数据一致。

解决方法：采用多级联动的下拉菜单。

如：“标 称线电压 Un （kV）” 一列， 有 “10、 0. 38” 选项；如 果选中 0. 38， 则第二级菜单 “电缆型号” 中对应有 “YJV、 ZR - BV、 矿物绝缘电缆 （单芯）、 矿物绝缘 电缆 （多芯）、 矩形铜母线、 密集铜母线” 选项；如 果 选 中 YJV， 则 第 三 级 菜 单 “相 线 截 面 积 （mm2 ）” 中 对 应 有 “2. 5、 4、 6、 10、 16、 25、 35、 50、 70、 95、 120、 150、 185、 240、 300” 的选项。3. 4 利用 Excel 进行供电线路电压损失计算 具体计算步骤为：

a. 将各种规格载流导体的电阻、 电抗值 （R′、 X′， Ω / km） 参数写入一张工作表中。

b. 在另一张工作表中， 分别列出下列数据：回 路编 号、 标 称 线 电 压 Un、 电 缆 型 号、 相 线 截 面 积、 并联相线根数、 功率因数 （cos φ）、 有功负荷 （P）、 线 路 总 长 度 （l）、 其中集中负荷线路长度 l1、 电 阻 （R′）、 电抗 （X′）、 电压损失 （Un） - 三相平衡负荷 线路、 电压损失 （Un） - 接 于 线 电 压 的 单 相 负 荷 线 路、 电压损失 （Un） - 接于相电压的单相负荷线路。

c. 在回路编号、 标称线电压 （Un）、 电缆型号、 相线截面积、 并联相线根数、 功率因数 （cos φ）、 有 功负荷 （P）、 线路长度 （l）、 其中集中负荷线路长度 l1 列中分别输入该回路编号所对应的参数。

d. 根据工作表中的各回路标称线电压 （Un）、 电 缆型号、 相线截面积， 在另一张工作表中自动查找相 应的 R′、 X′值， 并自动写入相应的 R′、 X′单元格内。

e. 将 Un、 P、 l、 l1、 R′、 X′的数值代入电压损 失计算公式中， 计算出相应的电压损失 （三相平衡负 荷线路、 接于线电压的单相负荷线路、 接于相电压的 单相负荷线路）。

f. 重复 a ~ e 的步骤， 输入其他用电设备的供电线路参数， 自动生成计算结果。

四、计算结果分析

4. 1 YJV 电缆的线路电压损失计算结果

表 2、 图 1 为线路长度为 150 m 时 YJV 电缆的线 路电压损失计算结果， 其中有功负荷根据对应电缆在 该截面下的额定载流量折算而来 （电缆的额定载流量 考虑了在电缆桥架中集中敷设时的降容系数）。

4. 2 减少线路电压损失的主要措施

因此， 在工程设计中， 为减少线路的电压降， 可 采取以下措施：

a. 尽可能采用三相配电。单相用电负荷， 当配 电距离较长时 （如楼层应急照明配电箱） 尽可能采用 三相配电。

b. 楼层配电间的覆盖半径 （或单相配电、 小容 量配电的配电半径） 不宜过大。因单相负荷主要从楼 层配电间引出， 且从楼层配电间引出的回路一般线缆 截面较小。如楼层配电间的供电半径过大， 会增加线 路的电压损失。

c. 对于配电距离较长的线路， 如电压降不满足 要求， 应增大线缆或母线截面积。

文章作者：黄宇清 （广东省建筑设计研究院，广州市），版权归原作者所有！

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