住宅小区照明线路电压损失的计算

住宅小区照明线路电压损失的计算
电压损失是指线路始端电压与末端电压的代数差。

它的大小，与线路导线截面、各负荷功率、配电线路等因素有关。

为了使末端的灯具电压偏移符合要求，就要控制电压损失。

但在住宅小区中，因为以往小区面积较小，供配电半径较小，仅是单一的道路照明，一般就不计算线路电压损失，而是根据经验保证线路电压的损失在合理范围内。

然而这些年来随着住宅小区规模的逐步扩大以及人民生活水平的不断提高，除了要增加小区道路照明设施外，还要增加景观照明。

面对这一新情况，计算小区照明线路电压损失非但重要，而且十分迫切。

以下是本人结合实践，查阅了相关书籍资料所谈的个人体会。

不当处请同行指正。

一、计算城市照明线路电压损失的基本公式
1、在380/200低压网络中，整条线路导线截面、材料相同(不计线路阻抗)，且cosφ≈1时，电压损失按下式计算：
△u%=R0ΣPL/10VL2=ΣM/CS (式-1)
ΣM=ΣPL—总负荷矩；
R0——三相线路单位长度的电阻(?km);
VL——线路额定电压(kV);
P——各负荷的有功功率(kw);
L——各负荷到电源的线路长度(km);
S——导线截面(mm2);
C——线路系数，根据电压和导线材料定。

在工具书中可查。

一般，三相四线220/380时，铜导线工作温度50度时，C值为75；铜导线工作温度65度时，C值为71.10。

2、对于不对称线路，我们在三相四线制中，虽然设计中尽量做到各相负荷均匀分配，但实际运行时仍有一些差异。

在导线截面、材料相同(不计线路阻抗)，且cos俊?时，电压损失可以简化为相线上的电压损失和零线上的电压损失之和。

公式如
△u%=Ma-0.5(Mb-Mc)/2CSo+Ma/2CSo (式-2)
Ma——计算相a的负荷矩(kw.m);
Mb、Mc——其他2相的负荷矩(kw.m);
Sn——计算相导线截面(mm2);
So——计算零线导线截面(mm2);
C——线路系数
△u%——计算相的线路电压损失百分数。

3、由于大量气体放电灯的使用，实际照明负载cosφ≠1，照明网络每一段线路的全部电压损失可用下式计算：
△uf%=△u%Rc (式-3)
△u%——由有功负荷及电阻引起的电压损失按照式-1、式-2计算
Rc——计入“由无功负荷及电抗引起的电压损失”的修正系数。

可在工具书中查。

4、对于均匀布灯的线路，SM的计算公式可转换为：
ΣM均匀=lg×Le=nie×1/2×(1-1/n)L (式-4)
ΣM均匀——均匀布灯线路的总负荷矩(kWm)
lg——最大单相工作电流(A)
Le——计算负荷矩时，始端到末端的有效距离(km)
L——均匀布灯，线路始端到末端的有效距离(km)
nie——均匀布灯时，单相n只路灯，每只灯额定电流ie，两者之积为Ig(A)
保证在三相平衡的设计基础上，我们选取三相中路灯最多的一相来计算工作电流、有效距离。

则，在零线与相线相同时，单相配电，电压损失计算公式为：
△U%=2Mi×△Ua% (式-5)
在零线与相线相同时，三相四线平衡配电，电压损失计算公式为：
△U%=Mi×△Ua% (式-6)
△Ua%是单位电流矩的电压损失百分数，可根据相线、零线材质及敷设方式在电压损失系数计算表中查。

5、有支路的整条线路的电压损失计算。

有n只均布路灯在干线回路上，又有m条支路接在干线上。

干线回路有效距离为L，在距离始端L1、L2……Lm处，分别有1、2……m条支路。

则均匀布灯产生的电流矩为：
Mi均布=I c·Lc=(nie)·[1/2(1+1/n)L]
支路电流在干线上产生的电流矩分别为：
第一条支路(Mi)1=I1·L1
第一条支路(Mi)2=I2·L2……
第m条支路(Mi)m=Im·Lm
所以总的电流矩为：
(Mi)Σ=Mi均布+(Mi)1+(Mi)2+∧+(Mi)n (式-7)
之后，再可根据式-5、6来求总的末端电压损失。

二、城市照明线路电压损失的计算举例
例1.如图示照明配电线路中，P1、P2、P3、P4为500W的白炽灯，线路额定电压220V 采用截面为4.0mm2的铜导线，各负荷至电源的距离如图。

求线路末端的电压损失。

解：查得线路系数C=12.07，负荷矩为：
ΣM=ΣPL=0.5×10+0.5×16+0.5×22+0.5×28=38kw·m
当然负荷矩也可用集中负荷乘以负荷中心到线路始端的长度来求。

ΣM=PL’=2.0×(10+6.0+3.0)=38kw·m
所以，运用式-1计算，到线路末端的电压损失为
△U%=ΣM/CS=38/(12.07×4)=0.787%
例2.有路灯干线，使用25mm2的两芯铜电缆穿管敷设，单相送电，全长1.0km上均布了20只GGY-50，无单灯补偿，功率因数为0.5，求末端的电压损失系数。

解：查相关表GGY-50额定电流为0.62A，n=20只，运用式-2计算得
20×0.62×1/2(1+1/20)×1=12.4×0.525= 6.51kw·m
查电压损失计算系数表，25mm2的两芯铜电缆穿管敷设，功率因数为0.5时，△Ua%为0.21%。

单相送电，式-5计算得：
△U%=2Mi×△Ua%＝2×6.51×0.21%=2.73%
例3，本例2题干线中，在距始端500m处接出第一条支路有5只GGY-50。

距始端800m 处接出第二条支路有4只GGY-50，求末端电压损失百分数。

解：查表得△Ua%为0.21%。

Mi均布=6.51kw·m
I1=5×0.62=3.1A，L1=0.5km
I2=4×0.62=2.48A，L1=0.8km
(Mi)1=I1·L1=3.1×0.5=1.55kw·m
(Mi)2=I2·L2=2.48×0.8=1.984kw·m
所以(Mi)Σ=Mi均布+(Mi)1=(Mi)
=6.51+1.55+1.984=10.044kw·m
所以△U%=2·Mi·△Ua%
＝2×10.044×0.21%=4.218%
三、注意点
1、关于工作电流Ig的计算。

工作电流可根据额定电流和盏数的乘积关系求出，也可以先求有功电流，再求无功电流，用平方和开平方求。

两者计算后有一些小差别，但总体对末端电压损失的计算结果影响很小。

2、在计算中可以忽略一些影响因素。

首先，实际或布置路灯时，路灯的间距不可能完全相同。

但这种差异在整条线路出现的较少，因此产生的电压损失变化也不多。

所以，我们在计算负荷矩时，可以作为均布来考虑。

其次，电压损失对灯泡的工作电流会有一些影响。

始端灯泡的电流会大于末端电流。

但在设计中，我们要把电压损失控制在规定范围之内，从分析以及实际检测中，误差不大。

另外，谐波、电抗性压降虽有影响，变化差异较小。

3、不同类别的光源尽量不要放在一条供电回路上，如条件不具备时，在电源侧加装保护装置。

设计中要尽量做到三相平衡。

城市照明负荷与冲击性负荷(如大功率接触焊机)不要在同一回路中。

4、注意与电压偏移、电压波动概念的区别。

电压偏移是指在某一时段内，电压幅值缓慢变化而偏离标称值的程度。

即检测点上电压值与电网标称值之差值，与系统标称电压的百分比表示。

电压波动为某一时段内，电压急剧变化而偏离标称值的现象。

即电压变化过程中，出现的最大有效值电压与最小有效值电压之差，与系统标称电压的百分比表示。