淺議照明線路電壓損失與計(jì)算

瞿永中

（合肥市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230009）

電壓損失指的是線路起始端電壓與末端電壓的差值，它與配電線路的長(zhǎng)度、截面、輸送功率大小等因素有關(guān)，為了使照明燈具端電壓偏移符合要求，就要控制電壓損失。照明器具的端電壓不宜過(guò)高和過(guò)低，電壓過(guò)高，會(huì)縮短光源壽命；電壓過(guò)低，又會(huì)使光通量下降、照度降低，下表是《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版中各種光源光通量與電壓范圍之間的關(guān)系。從表1中可以看出電壓損失對(duì)照明質(zhì)量有重大影響，若采用金鹵燈照明，當(dāng)端電壓為額定電壓的90%，則該金鹵燈的實(shí)際光通量?jī)H為原光通量的72%，大大降低了發(fā)光效率；對(duì)于氣體放電燈，若端電壓低于額定電壓的90%甚至不能正常工作。

表1 電壓在100%～90%額定電壓范圍內(nèi)每下降1%時(shí)光通量降低的百分?jǐn)?shù)（%）

1 規(guī)范對(duì)照明燈具端電壓的要求

《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2009第5.0.4條：在一般工作場(chǎng)所為±5%額定電壓；對(duì)于遠(yuǎn)離變電所的小面積工作場(chǎng)所，難以滿足上述要求時(shí)，可為+5%，-10%額定電壓；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%，-10%額定電壓。

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB51348-2019第3.4.3條：室內(nèi)場(chǎng)所為±5%；對(duì)于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場(chǎng)所，難以滿足上述要求時(shí)，可為+5%、-10%；應(yīng)急照明、景觀照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%、-10%。

《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013第7.1.4條：1）一般工作場(chǎng)所不宜低于其額定電壓的95%；2）當(dāng)遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場(chǎng)所難以滿足第1款要求時(shí)，可為90%；3）應(yīng)急照明和用安全特低電壓（SELV）供電的照明不宜低于其額定電壓的90%。

《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》CJJ45-2015第6.1.3條正常運(yùn)行條件下，照明燈具端電壓應(yīng)為額定電壓的90%～105%。

2 電流矩法計(jì)算電壓損失原理

照明線路電壓損失與線路的敷設(shè)方式、導(dǎo)線材料、導(dǎo)線截面積和線路功率因數(shù)等許多條件有關(guān)。如果每一個(gè)細(xì)節(jié)都考慮，計(jì)算十分繁雜，而工程設(shè)計(jì)中并不需要精確計(jì)算，在《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版在表4-12中對(duì)各種電壓損失公式進(jìn)行了總結(jié)。分為：三相平衡負(fù)荷線路、接于線電壓的單相負(fù)荷線路、接于相電壓的兩相—N線平衡負(fù)荷線路、接于相電壓的單相負(fù)荷線路，這些公式有復(fù)雜的計(jì)算方法（需要計(jì)算電纜的單位長(zhǎng)度的電阻與感抗），也有簡(jiǎn)化了其計(jì)算公式，其中電流矩與負(fù)荷矩的計(jì)算方法最為簡(jiǎn)單易懂，但在照明設(shè)計(jì)中，電流矩使用起來(lái)比較方便，手冊(cè)又附錄有相應(yīng)的電流矩表格。

電流矩指的是電纜電線在通過(guò)1A電流，長(zhǎng)度為1km時(shí)損失的電壓百分?jǐn)?shù)，常用的各種電線及電纜在不同敷設(shè)方式下的電流矩不完全相同，工程設(shè)計(jì)中可以查閱《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表4-14、表4-15、表4-16及《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》的相關(guān)內(nèi)容，查閱到常見(jiàn)的電流矩大小。

常用的兩類電流矩計(jì)算電壓損失方法如下：

三相平衡負(fù)荷線路：Δu% =ΔuaIl

接于相電壓的單相平衡負(fù)荷線路：Δu% =2ΔuaIl

其中Δu%：線路電壓損失百分?jǐn)?shù)，I負(fù)荷計(jì)算電流A，l線路長(zhǎng)度km，Δua三相線路每1A.km的電壓損失百分?jǐn)?shù)，%/A.km。

3 建筑室內(nèi)照明電壓損失計(jì)算

建筑室內(nèi)照明的特點(diǎn)是：配電回路較多，一般采用單相供電，正常照明單相分支回路的電流不大于16A，所接光源或發(fā)光二極管燈具數(shù)不大于25個(gè)，連接建筑裝飾性組合燈具時(shí)，回路電流不宜大于25A，光源數(shù)不超過(guò)60個(gè)，連接高強(qiáng)度氣體放電燈的單相分支回路的電流不大于25A。光源一般選擇熒光燈或LED燈，功率因數(shù)補(bǔ)償后均大于0.9，導(dǎo)線選用銅芯，截面積2.5mm2，敷設(shè)方式是穿管暗敷設(shè)。

例如：若某單相照明回路電流為16A，導(dǎo)線采用BV-（3x2.5）穿管暗敷設(shè)，線路長(zhǎng)度50m，則回路電壓損失計(jì)算方式如下：

查《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表4-16得（功率因數(shù) 按 0.9）Δ ua= 3.455%/A.km。則 Δu% =2x3.455%x16x0.05=5.528%＞5%。

計(jì)算結(jié)果大于5%，可以通過(guò)減少所帶燈具盞數(shù)或減小線路長(zhǎng)度。

但在實(shí)際工程中一般照明回路負(fù)荷不超過(guò)2KW，計(jì)算電流不超過(guò)10A，導(dǎo)線選擇2.5mm2穿管敷設(shè)，若最大壓降損失按5%計(jì)算，則最大供電半徑為：

l=Δu%/2ΔuaI=5/（3.455x10） =0.072km=72m

由于導(dǎo)線長(zhǎng)度與斷路器的靈敏度要保持一定的配合關(guān)系，設(shè)計(jì)中的照明回路長(zhǎng)度一般控制在50米左右，當(dāng)室內(nèi)照明回路長(zhǎng)度小于70m時(shí)，可以不進(jìn)行電壓損失校驗(yàn)，有了這樣的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以加快我們平時(shí)電氣設(shè)計(jì)速度。

4 道路照明電壓損失計(jì)算

市政道路照明的特點(diǎn)是：照明控制箱供電半徑往往比較大，所帶燈具比較多，單燈光源的功率又很高，一般采用三相樹干式供電，在工程中若不校驗(yàn)電壓損失，選用截面較小的電纜，可能使整個(gè)回路無(wú)法工作。而逐段計(jì)算線路壓降比較繁瑣，在實(shí)際工程中不適用，若假設(shè)將所有的照明負(fù)荷為集中負(fù)荷，線路長(zhǎng)度取路燈線路長(zhǎng)度的一半，這時(shí)候可以利用三相平衡負(fù)荷線路電流矩法計(jì)算電壓損失，校驗(yàn)電壓損失。

例如：某道路照明回路長(zhǎng)度750m，帶26盞NG400+NG250雙挑高壓鈉燈，導(dǎo)線穿管選用YJV-1KV- （5x10）PE50，則回路電壓損失計(jì)算方法如下：

首先計(jì)算回路電流I=26x650x1.1/（1.732x380x0.9）=31.38A，其中功率因數(shù)取0.9，燈具附件功耗取10%。然后查《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表4-15得Δ ua= 0.909%/A.km。 則 電 壓 損 失 Δu% =0.909%x31.38x0.75/2=10.69% ＞10%。不滿足規(guī)范要求。

計(jì)算結(jié)果大于10%，這個(gè)時(shí)候往往采取增大電纜截面的辦法減少電壓損失，并且要綜合考慮電纜長(zhǎng)度與斷路器靈敏度之間的配合，電纜往往放大一級(jí)還不夠，需要放大兩級(jí)。

5 結(jié)語(yǔ)

電壓損失校驗(yàn)是照明工程中必不可少的環(huán)節(jié)，它對(duì)電纜截面及供電半徑設(shè)計(jì)方案選擇都會(huì)產(chǎn)生重大影響，而選擇較復(fù)雜的方法計(jì)算往往很費(fèi)時(shí)間，在工程設(shè)計(jì)中并不可取。