照明配电系统中导线截面的选择

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1、照明配电系统中导线截面的选择冯建平（重庆市设计院，重庆400015）摘要：照明配电系统设计中，常常按光源的功率直接计算回路的电流，确定导线的截面，忽视光源的电源附件功耗、功率因数，特别是谐波电流。通过本文强调：照明配电系统设计中导线截面选择时应考虑的因数。关键词：导线截面计算电流光源附件功率因数谐波电流随着绿色照明的兴起和发展，高压钠灯、金卤灯、紧凑型荧光灯、节能灯、LED灯等高效、节能光源的大量推广应用，节能效果明显，但这类光源工作时，比传统的钨丝灯（白炽灯、卤钨灯）会产生更多的谐波电流、且功率因数较低，对

2、此，照明配电系统设计时，应对导线截面作详细的校核计算。我们知道，导线的材质、环境温度、敷设条件确定后，导线的截面积由流过它的电流确定，电流越大，截面越大。其电流由用电设备功率和供电电压确定，满足：Ie=(1)式中：Ie―额定电流（A）Pe―额定功率（W）Ue―额定电压（V）COSΦ―额定功率因数一、因数对导线截面的影响由钨丝发光的白炽灯等光源，为电阻性负载，其功率因数COSΦ=1，而采用电感整流器的气体放电灯的功率因数均较低，一般在0.4左右，加装了电容补偿装置后的功率因数一般在0.9左右，采用电子整流器的气

3、体放电灯，功率因数均能达到0.9。对交流供电的LED灯，变压器、整流电源及恒流源是必须的，统称为电源模块，其功率因数差别较大，从0.4到0.98不等。因此，照明配电线路导线截面选择时必须计及功率因数、光源附件功率的影响。二、源电源附件对导线截面的影响对非电阻型气体放电灯，整流器是必须要的器件，传统的电感整流器的功耗约为光源功率的15%～20%，电子整流器的功耗约为光源功率的10%～15%，对交流供电的LED灯，电源模块也同样要消耗电能，约为光源功率的15%～30%。因此，照明配电线路导线截面选择时必须计及整流

4、器、变压器等器件功率。此时的电流（计算电流）为：Ij1=(2)式中：Ij―计算电流（A）Pe1―光源额定功率（W）Ue1―光源额定电压（V）COSΦ1―光源额定功率因数α―光源附件系数，取1.0～1.3，白炽灯等光源取1.0，电感整流器气体放电灯取1.15，电子整流器气体放电灯曲取1.1，LED灯取1.3。三、谐波对导线截面的影响非线性电气设备正常工作时都会产生谐波，气体放电灯的整流器、LED灯的电源模块工作时都会产生一定量的谐波。不同光源和整流器的谐波含量也不同，所有谐波电流都会对配电系统导线截面选择带来影

5、响，其中，3次谐波的影响最大。因此，照明配电线路导线截面选择时必须计及谐波电流，即满足下式要求Ij==。(3)式中：Ij―计及谐波电流的计算电流（A）I1―基波电流（A）THDI―总谐波电流含量（当仅计3此谐波电流时，为3次谐波含量值）。下表为荧光灯、高压钠灯和LED灯的谐波电流含量。表1荧光灯、高压钠灯和LED灯谐波电流含量（In/I1）单位：%谐波次数（n=）光源类型3579111315备注电感整流的普通直管荧光灯1221.40.30.50.30.2电感镇流紧凑型荧光灯国产（32W，COSφ=0.45）7

6、.90.80.90.10.20.20.1I2/I1为3.6%低功率因数7.62.7210.60.30.2I2/I1为0.4%中功率因数1511.52.21.80.80.40.3I2/I1为1.1%高功率因数3512168231THD为41.1%电子整流脉冲式88705030252220THD为135%荧光灯高频式1511.59.21.766.20.3THD为24.4%新一代6.62.40.70.850.20.30.9THD为7.85%电感镇流钠灯无电容器无功补偿8～113～71～30.5～1.50.3～1.5

7、0.2～30～1有电容器无功补偿18231759169T8管LED灯（13W，COSφ=0.93）5.431.60.80.60.50.4深圳众明公司提供注1、谐波电流含量—这里指谐波电流含有率，即周期性电流中含有的第n次谐波分量有效值与基波分量有效值之比，用百分数表示，表达式HRIn=×100%。2、THDI―总谐波电流含量，即周期性电流中各次谐波分量有效值的方均根与基波分量有效值之比，用百分数表示，表达式THDI=×100%。四、3次谐波对中性线（N线）截面的影响这里要特别强调，第三次谐波电流对照明配电系统

8、对中性导线（N线）截面选择的影响。一般照明光源的供电电压为单相交流220V，1500W及以上高强度气体放电灯采用单相交流380V供电。因此，在照明配电系统设计时，末端配电回路只要相导线截面满足计算电流的要求，中性线截面与相导线相同，即满足要求。对三相四线制供电的照明配电系统中（图1），不能忽略3次谐波电流对中性线截面的影响。在三相负荷平衡的系统中，基波电流为50Hz，每相电流相位角相差120°，在零