摘要:结合铁路站台灯负荷的特点,得出适用于站台灯及类似负荷的电压损失计算方法,并结合工程实例进行分析,为照明供电设计中导体的选择设计提供依据。
关键词:电压损失;站台灯;供电方案;电缆截面
Abstract: combining the characteristics of railway station desk lamp load, it is concluded that apply to standing desk lamp and similar load voltage loss of calculation method, and combined with engineering example analysis for lighting in the design of power supply conductor choice design provides the basis.
Keywords: voltage loss; Standing desk lamp; Power supply project; Cable is
1 概述 根据《供配电系统设计规范》第
(2)照明:在一般工作场所为±5%额定电压;对于远离变电所的小面积一般工作场所,难以满足上述要求时,可为+5%,-10%额定电压;应急照明、道路照明和警卫照明等为+5%,-10%额定电压。
(3) 其他用电设备当无特殊规定时为±5%额定电压。
照明灯具的端电压不宜过高或过低,电压过高,会缩短光源寿命,电压低于额定值,会使光通量下降,照度降低。当气体放电灯的端电压低于额定电压的90%时,甚至不能可靠地工作。当电压偏移在-10%以内,长时问不能改善时,计算照度应考虑因电压不足而减少的光通量,光通量降低的百分数见下表。
电压在90%~100%额定电压范围内每下降1%时光通量降低百分数
如采用金属卤化物灯照明,端电压为额定电压的90%,则该金卤灯实际光通量为原光通量的72%(即:1-10×
2关于照明电压损失的计算公式
根据电压损失的定义:
(1)
式中:P,Q―线路的有功,无功功率KW
R,X―线路阻抗
―线路的额定电压KV
对于树干式的站台灯负荷及类似负荷,总电压损失为各段电压损失之和。
(2)
站台灯负荷又有三个特点:
单灯容量相等
档距基本相等
干线截面相等,即:Pn=PeQ=
将以上条件代入(2)式中,可得:
(3)
式(3)即为站台灯电压损失的简化计算公式。
式中:Pe―每盏灯的有功功率KW
―线路的额定电压KV
―每档灯线路的电阻
―每档灯线路的感抗
―单灯功率因数
n―灯具个数
3上海铁路客运站站台改建工程简介:
上海站是八十年代修建的上海铁路枢纽的特大型客运站,建于1987年,存在客运设施陈旧,站台照度不满足现行规范规定等诸多弊端,与新建的北站房极不协调,故对上海站南站房进行整体配套改造。上海站七个站台中基本站台宽18m,其他站台宽11.9m,线间距均为5m,有效站台长500m,此次改建是使老站台与新建无柱雨棚协调,照度符合现行规范标准,根据电源条件采用低压电缆供电由站台配电间引出,站台配电间位于中间位置,电缆分两边引出。照明设计确定的方案为采用金属卤化物灯,灯间距5m,站台两边均布。金卤灯参数为400W盏,单灯自带补偿电容,补偿后功率因数为0.85。为了便于布线,站台两边电缆分别引入,相邻灯具相序依次为L1,L2,L3相。
4电压损失的计算 (以站台一边为例)
Pj=50x400W=20000W
Ij=20000/(
查得YJV-0.6/1kV-5x4mm2 电缆电阻为ri =
tg(arccos0.85)=0.6197;=0.38kV;Pe=0.4kW;n=50个
将以上参数代入(3)式,可直接得出=9.5,可见此方案电压损失太大,不能满足规范,故重新采用YJV-0.6/1kV-5x6 mm2和YJV-0.6/1kV-5x10mm2两种方案供电,用公式(3)计算,结果见表1
由此可见,只有用到YJV-0.6/1kV-5x10mm2才达到规范要求,仅靠增大电缆截面的方法来减少电压损失有些得不偿失,何况电缆截面过大也会增加施工的难度。故本工程采用了每边两路电缆引入的办法,这样灯间距为10m,每路电缆供一半负荷。这种供电方案虽然会浪费一段电缆。但使电缆面积大大减小,考虑到方便电缆施工,尽量采用4mm2和6mm2的电缆。
查得YJV-0.6/1kV-5x6mm2 电缆电阻为ri =
tg(arccos0.85)=0.6197;=0.38kV;Pe=0.4kW;n=25个
用公式(3)计算,结果见表2
可见,
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。照明负荷与冲击性负荷不要在同一回路中
闪变是指照度波动的影响,是人眼对灯闪的生理感觉。闪变电压是冲击性功率负荷造成供配电系统的波动频率大于0.01Hz闪变的电压波动,闪变电压限值△Uf就是引起闪变刺激性程度的电压波动值。人眼对波动频率为10Hz的电压波动值最为敏感。
电压波动和闪变会引起人的视觉不舒适,也会降低光源寿命。目前,我国照明设计对电压波动没有提出具体要求,以下为国外在照明设计时对电压波动的要求,供参考。
当电压波动值小于额定电压的1%时,灯具对电压波动次数不限制;当电压波动值大于额定电压的1%时,允许电压波动次数按下式限定:
n = 6 / (U1% - 1)
式中: n — 在1h内最大允许电压波动次数;
U1% — 电压波动百分数绝对值。
如电压波动数值U1% = 4时,每小时内最大允许电压波动次数 n=6 / (U1% - 1) = 2;电压波动值U1% = 7时,每小时内最大允许电压波动次数n = 6 / (U1% - 1) = 1
6 结束语 从以上分析可知,从式(3)可以看到,站台灯及具有站台灯相似性质的负荷的电压损失与电压平方成反比,与灯具个数的n(n+1)乘积成正比,与线路阻抗成正比。因此,减小电压损失最有效的办法是减小灯具个数,减小电缆长度。增加电缆截面面积也是可行的办法,但不是最有效的办法,对于站台灯负荷,电压损失是起决定性作用,供电方案应以电压损失为指导。
参考文献 [1]任元会. 工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005[2]陈重.全国民用建筑工程设计技术措施-电气[M].北京:中国建筑标准设计研究院,2009
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:电压损失;站台灯;供电方案;电缆截面
Abstract: combining the characteristics of railway station desk lamp load, it is concluded that apply to standing desk lamp and similar load voltage loss of calculation method, and combined with engineering example analysis for lighting in the design of power supply conductor choice design provides the basis.
Keywords: voltage loss; Standing desk lamp; Power supply project; Cable is
1 概述 根据《供配电系统设计规范》第
5.0.4条,正常运行情况下,用电设备端子处电压偏差允许值宜符合下列要求:
(1)电动机为土 5%额定电压。(2)照明:在一般工作场所为±5%额定电压;对于远离变电所的小面积一般工作场所,难以满足上述要求时,可为+5%,-10%额定电压;应急照明、道路照明和警卫照明等为+5%,-10%额定电压。
(3) 其他用电设备当无特殊规定时为±5%额定电压。
照明灯具的端电压不宜过高或过低,电压过高,会缩短光源寿命,电压低于额定值,会使光通量下降,照度降低。当气体放电灯的端电压低于额定电压的90%时,甚至不能可靠地工作。当电压偏移在-10%以内,长时问不能改善时,计算照度应考虑因电压不足而减少的光通量,光通量降低的百分数见下表。
电压在90%~100%额定电压范围内每下降1%时光通量降低百分数
如采用金属卤化物灯照明,端电压为额定电压的90%,则该金卤灯实际光通量为原光通量的72%(即:1-10×
2.8%)。
在铁路站台照明工程设计中,由于站台灯供电半径大,线路长,大都采用气体放电灯,如高压汞灯,高压钠灯及金属卤化物灯,它们对于供电电压的电压损失十分敏感。因此电压损失的计算就显得尤为重要。2关于照明电压损失的计算公式
根据电压损失的定义:
(1)
式中:P,Q―线路的有功,无功功率KW
R,X―线路阻抗
―线路的额定电压KV
对于树干式的站台灯负荷及类似负荷,总电压损失为各段电压损失之和。
(2)
站台灯负荷又有三个特点:
单灯容量相等
档距基本相等
干线截面相等,即:Pn=PeQ=
将以上条件代入(2)式中,可得:
(3)
式(3)即为站台灯电压损失的简化计算公式。
式中:Pe―每盏灯的有功功率KW
―线路的额定电压KV
―每档灯线路的电阻
―每档灯线路的感抗
―单灯功率因数
n―灯具个数
3上海铁路客运站站台改建工程简介:
上海站是八十年代修建的上海铁路枢纽的特大型客运站,建于1987年,存在客运设施陈旧,站台照度不满足现行规范规定等诸多弊端,与新建的北站房极不协调,故对上海站南站房进行整体配套改造。上海站七个站台中基本站台宽18m,其他站台宽11.9m,线间距均为5m,有效站台长500m,此次改建是使老站台与新建无柱雨棚协调,照度符合现行规范标准,根据电源条件采用低压电缆供电由站台配电间引出,站台配电间位于中间位置,电缆分两边引出。照明设计确定的方案为采用金属卤化物灯,灯间距5m,站台两边均布。金卤灯参数为400W盏,单灯自带补偿电容,补偿后功率因数为0.85。为了便于布线,站台两边电缆分别引入,相邻灯具相序依次为L1,L2,L3相。
4电压损失的计算 (以站台一边为例)
4.1 负荷计算
灯个数:500/2/5=50个Pj=50x400W=20000W
Ij=20000/(
1.732x380x0.85)=35A
如果按允许发热条件来选取电缆,则选用YJV-0.6/1kV-5x4mm2 电缆4.2 电压损失校验
根据供配电系统设计规范,取查得YJV-0.6/1kV-5x4mm2 电缆电阻为ri =
5.332,感抗为xi = 0.097
则:Ri = 5.332 x 0.005=0.0267 , Xi = 0.097 x 0.005=0.00049tg(arccos0.85)=0.6197;=0.38kV;Pe=0.4kW;n=50个
将以上参数代入(3)式,可直接得出=9.5,可见此方案电压损失太大,不能满足规范,故重新采用YJV-0.6/1kV-5x6 mm2和YJV-0.6/1kV-5x10mm2两种方案供电,用公式(3)计算,结果见表1
由此可见,只有用到YJV-0.6/1kV-5x10mm2才达到规范要求,仅靠增大电缆截面的方法来减少电压损失有些得不偿失,何况电缆截面过大也会增加施工的难度。故本工程采用了每边两路电缆引入的办法,这样灯间距为10m,每路电缆供一半负荷。这种供电方案虽然会浪费一段电缆。但使电缆面积大大减小,考虑到方便电缆施工,尽量采用4mm2和6mm2的电缆。
查得YJV-0.6/1kV-5x6mm2 电缆电阻为ri =
3.554,感抗为xi = 0.092
则:Ri = 3.554 x 0.01=0.0355 , Xi = 0.092 x 0.01=0.0092tg(arccos0.85)=0.6197;=0.38kV;Pe=0.4kW;n=25个
用公式(3)计算,结果见表2
可见,
摘自:毕业论文范例www.udooo.com
4mm2和 6mm2电缆的电压损失均符合规范的要求,故取两段电缆截面为YJV-0.6/1kV-5x6mm2通过以上计算,最终确定设计方案。5 在计算中要注意的问题:
5.1在计算中可以忽略一些影响因素。
首先,实际或布置站台灯时,站台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,我们在计算电压损失时,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,谐波虽有影响,变化差异较小。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。照明负荷与冲击性负荷不要在同一回路中
5.2注意与电压波动、电压闪变概念的区别。
电压波动是指电压的快速变化,而不是单方向的偏移,冲击性功率负荷引起连续电压变动或电压幅值包络线周期性变动,变化速度不低于0.2%/s的电压变化为电压波动。闪变是指照度波动的影响,是人眼对灯闪的生理感觉。闪变电压是冲击性功率负荷造成供配电系统的波动频率大于0.01Hz闪变的电压波动,闪变电压限值△Uf就是引起闪变刺激性程度的电压波动值。人眼对波动频率为10Hz的电压波动值最为敏感。
电压波动和闪变会引起人的视觉不舒适,也会降低光源寿命。目前,我国照明设计对电压波动没有提出具体要求,以下为国外在照明设计时对电压波动的要求,供参考。
当电压波动值小于额定电压的1%时,灯具对电压波动次数不限制;当电压波动值大于额定电压的1%时,允许电压波动次数按下式限定:
n = 6 / (U1% - 1)
式中: n — 在1h内最大允许电压波动次数;
U1% — 电压波动百分数绝对值。
如电压波动数值U1% = 4时,每小时内最大允许电压波动次数 n=6 / (U1% - 1) = 2;电压波动值U1% = 7时,每小时内最大允许电压波动次数n = 6 / (U1% - 1) = 1
6 结束语 从以上分析可知,从式(3)可以看到,站台灯及具有站台灯相似性质的负荷的电压损失与电压平方成反比,与灯具个数的n(n+1)乘积成正比,与线路阻抗成正比。因此,减小电压损失最有效的办法是减小灯具个数,减小电缆长度。增加电缆截面面积也是可行的办法,但不是最有效的办法,对于站台灯负荷,电压损失是起决定性作用,供电方案应以电压损失为指导。
参考文献 [1]任元会. 工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005[2]陈重.全国民用建筑工程设计技术措施-电气[M].北京:中国建筑标准设计研究院,2009
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。