关于水利水电工程施工用电低压最大供电半径分析探究

【摘  要】水利水电工程临时施工用电作为工程建设中必不可少的一部分，用电负荷大小不一，配电线路错综复杂，针对这一现状，本论文通过几种方法列举220/380V供配电线路最大供电半径的计算方法，旨在便于本行业电气作业人员能深入了解不同负荷的配电辐射范围，确保临时施工用电安全。

【关键词】水利水电工程、施工用电、最大供电半径（距离）、施工用电安全

0 引言

对于水利水电工程临时施工用电线路最大供电半径而言，目前除了《配电网规划设计技术导则》中列举了线路供电距离的计算公式，没有规范和工具书有直接查询最大供电半径的表格。工程施工过程中，也仅会在出现了设备启动故障、接触器或电机经常烧坏时寻找原因，才分析配电线路供电半径的影响，最终导致成本投入增加，影响施工进度。本文通列举3种方法判定配电线路的供电半径，便于项目电气作业人员选线、校验及查询，为项目节约施工成本。

1 施工中线路供电距离的重要性

在施工中，供电距离选择不合理会导致以下影响：（1）电压降过大，不满足国家规范[1]要求线路末端电压偏差限值；（2）设备负载变化使得供电稳定性较差，容易导致配电元器件及设备损坏；（3）供电距离较远，导致线路电能损耗增大；（4）供配电线路较长，投入的有色金属增加，项目成本增加。

2 施工用中线路半径的计算方法

2.1按电压降法分析最大供电半径

本文以施工中常见的YJLV22-3*25+2*16型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆和Y2-

225S-4/37kW交流异步电机为例并以终端负荷进行计算。根据《工业与民用供配电设计手册》（第九章 表9.4-3）知，线路电压降计算公式

推导出供电半径

注：为线路电压损失百分数；为标称线电压；和为三相线路单位长度的电阻和感抗；为负荷计算电流，可根据负荷端确定；为功率因数，可查设备铭牌，设备群可取0.7～0.8；为功率因素角正弦值。

由建设工程施工现场供用电安全规范（第6.1.6节）知，一般用途电机的电压偏差允许值宜为±5%，并查询《工业与民用供配电设计手册》（表9.4-19），上述电缆单位长度的电阻，单位长度的感抗，取值0.4kV，电机计算电流为69.8A，计算得出133.2m。

若选用YJLV22-3*35+2*25和YJV22-3*25+2*16型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆计算得出分别是182.3m，和210.7m。因此可以得出结论，在满足±5%电压偏差情况下，同材料电缆截面越大供电距离越长，不同材料铜线供电距离大于铝线或铝合金线。

2.2按配电元器件保护值分析最大供电半径

同样以上述设备和电缆为例，电机配套断路器、接触器及热继电器。根据《工业与民用供配电设计手册》（第十一章 公式11.2-6）知，TN系统发生接地故障时，最小接地故障电流的近似公式为

推导出供电半径

注：为电机额定电流；为接地故障电流；为材料相同的每相导体总截面积与PE导体截面积之比；为电缆电抗校正系数，截面小于95mm2，取1.0，120mm2和185mm2，取0.96，大于185mm2时，取0.92；为多根相导体并联使用校正系数， （n≥2）；n为每相并联导体根数；为相对地标称电压；为相导体截面积；为20℃导体的电阻率。

另根据《低压配电设计规范》（GB50054-2011第6.2.4条）规定：当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍；另根据《低压开关设备和控制设备》（GB/T 14048.4-2020）知，直接起动电动机的保护器应满足电流特性与电动机额定电流的比值不小于5；以及三相异步电动机的启动电流一般为额定电流的5～7倍，可以推导出接地故障电流

电机保护电器本文选用天正DZ15LE系列剩余电流保护断路器，其作为电动机保护用时瞬时过电流脱扣器电流整定值为±20%。由上述可知电机的额定电流为69.8A，可计算出，对于铜铝两种材料在20℃时导体的电阻率分别为0.0172和0.0282，导线仍然选用上述的YJLV22-3*25+2*16、YJLV22-3*35+2*25、YJV22-3*25+2*16电缆。

从而分别计算出为124.3～155.3m，132.7～165.9m，203.7～254.6m，故得出结论，在满足电机安全运行的情况下，同材料电缆截面越大供电距离越长，不同材料铜线供电距离大于铝线或铝合金线。

2.3按改进损失系数法[6]分析最大供电半径

改进损失系数法是一种估算方法，通过估算配电线路损耗公式来反推最大供电半径，对于低压供配电线路计算提供了一种相对简便的方法。

对于负荷端为单一设备或相对集中分布时，计算方法同上文公式（1），若配电负荷非集中分布时，应考虑电压损失系数。基本方法如下：

同样以YJLV22-3*25+2*16、YJLV22-3*35+2*25、YJV22-3*25+2*16型电缆均匀分布负荷为例，根据电力系统分析（第三版下册），线路电压损失公式[7]为

考虑电压损失系数后

将公式（7）带入公式（6）中，得

注：为最大允许电压降；为线路末端有功功率，kW；为线路末端无功功率，kvar；为线路额定电压，V；和为三相线路单位长度的电阻和感抗；和为线路损失修正系数，若末端集中分布负荷，分别取值为1和0，若线路均匀分布负荷，分别取值0.5和0.125，若线路递增分布负荷，分别取值0.67和0.22，若线路递减分布负荷，分别取值0.33和0.06，若线路中间较重分布负荷，分别取值0.5和0.09。

考虑到项目施工成本，本式计算以该线路80%的负荷率为准，计算得出YJLV22-3*25+2*16、YJLV22-3*35+2*25、YJV22-3*25+2*16三种电缆的最大供电半径为381m，429.5m，474.1m。故得出结论，①在工程施工中采用均匀分布负荷情况下，同材料电缆截面越大供电距离越长，不同材料铜线供电距离大于铝线或铝合金线；②末端集中分布负荷最大供电半径小于均匀分布负荷最大供电半径。

3 结语

本文以水利水电工程施工用电中典型的配电线路为研究对象，基于规范要求的线路允许压降为前提条件，计算分析线路的最大供电半径，得出结论：同材料电缆截面越大最大允许供电半径越长，不同材料铜线最大允许供电半径大于铝线或铝合金线。即在水利水电工程项目施工中，配电线路选择的经济合理性与导线截面积呈非标准正态分布，导线截面与供配电半径呈正相关。

目前大多项目电气作业人员选择导线截面来满足供电半径的主观性太强，没有科学依据，时常导致设备故障率过高。本文通过三个方面对比分析了低压配电中最大允许供电半径（距离）的确定方法，该方法可指导项目施工作业。

工程建设中，临时施工用电设备具有移动性强、周期短，分布面广等特点，电气设计人员和作业人员应充分了解配电系统的设备布置和负荷特性，根据低压最大允许供电半径合理选择导线截面是降低项目成本、提高设备可靠性及施工用电安全的重要手段。

参考文献：

[1]施工现场临时用电安全技术规范，中国建筑工业出版社，JGJ46-2005.

[2]建设工程施工现场供用电安全规范，住房和城乡建设部，GB50194-2015.

作者简介：王乾波 1987年12月25日 男 四川 汉族 本科 电气专业总工程师 研究方向： 施工临时用电设计