电压降如何影响光伏系统性能？

什么是电压降 电压降是怎么产生的 电压降对光伏系统的影响 如何计算电压降

什么是电压降

电压降又称为电压差或电位差，符号为ΔU，单位伏特（V），是描述电场力移动电荷做功大小的电气物理量。任意两点的电位差即是两点间的电压降。如下图所示：

U1为起点电压，U2为终点电压，则该段线路的电压降为ΔU=U1-U2。在高压输电系统中，为了降低线路损耗，发电量机组输出电压U1一般比电网标称电压Un高出5%~10%，以平衡线路损耗，使末端电压仍接近电网标称电压。

电压降是怎么产生的

当电流通过用电设备后(电阻)，其设备两端产生的压差称其为电压降。电流通过导体(或用电器)的时候，会受到一定的阻力，但在电压的作用下，电流能够克服这种阻力顺利通过导体(或用电器)，但遗憾的是，流过串联电阻(或用电器)后，电压再也没有以前那么高了，它下降了。而且电阻越大，电压差变化的就越大。所以电流流过电阻（或用电器）上的电流，其产生电压大小的差别，就叫“电压降”。可见，“电压降”就是电流通过线路时损耗了电力，产生的电压降落，称为“电压降”。

电压降对光伏系统的影响

光伏系统安装之后，用户最关心就是发电量，因为它直接关系到用户的投资回报。影响发电量的因素很多，比如组件、逆变器、电缆的质量、安装朝向方位角、倾斜角度、阴影遮挡、组件和逆变器配比系统方案、并网电压等等各种因素都有可能。光伏电站设计使用年限25年，可见电缆选型对光伏系统的发电量影响尤为重要。设计人员在电缆设计选型时，往往只考虑电缆的载流量是否满足计算电流要求，而忽略了线路功率损耗对整个光伏系统发电量的影响。一般来说，较为专业的业主会要求光伏交直流系统的线路损耗要控制在5%以内，苛刻的要求达到2%以内，以达到发电量收益最大化。为此设计上要选用电阻率较小的导线，电缆截面要有足够的线径。在高压系统中往往也同时考虑导体经济电流密度。

如何计算电压降

一般来说，计算线路的压降并不复杂，可按以下步骤：

1.计算线路电流I

I=P/1.732*U*cosθ

其中：P-功率(kW)；U-电压(kV)；cosθ-功率因素，光伏输出电能质量较高，功率因素可以忽略不计，即cosθ=1。

2.计算线路电阻R

R=ρ*L/S

其中：ρ-导体电阻率（铜芯电缆ρ=0.01740，铝导体ρ=0.0283，详见表1）；L-线路长度(m)；S-电缆的标称截面（mm²）

表1 不同温度下的铜导体电阻率

3.计算线路压降（最简单实用）

线路压降计算公式：ΔU=I*R，I-线路电流；L-线路长度

为便于计算，电缆长度取整数。

以上就是对整个光伏系统的线路损耗计算过程，当然还有其他方法也可以计算出线路损耗，比如查《工业与民用配电设计电手册》找到相应的电压损失百分比，通过公式也可以得出较为准确的线路损耗。需要注意的是《工业与民用配电设计电手册》电压损失百分比是基于民用400V系统及10kV系统的数据，用于计算光伏系统会有一定的偏差。当然本次计算数据基于系统在额定输出下，光伏功率的输出与实时天气有关，具有一定的波动性和间歇性。

问题解析：16平方电缆能带80A左右的电流，18.5kW电机的额定电流只有37A，怎么看16平方电缆足以能带动18.5kW电机了！但是谁也没有想到，电机接二连三的烧坏，最后电工检查后才发现，电机的电压只有340V，由于电缆长度1000米，电缆距离太远导致的电压降低，从而把电机烧毁。

电压降：是由于电缆距离太长，线径太小，电缆的电阻增大，从而导致的电压降低，电机的正常电压范围380V，允许电压波动范围是低于正常电压的5％，高于正常电压的10％，都是正常范围，380×5％＝19V。电压低于正常电压，但是不超出19V就可以正常用电，如果超出19V就会对电机造成损坏甚至烧毁。电压降低电机的电流会增大，电机的绕组会发热，当电压降低超过10％，绕组长时间温度过高，会影响电机的使用寿命，严重的话有可能会烧坏电动机。

4.交流电缆电压降

怎么计算电压降＝导线通过的电流×导线的电阻。导线通过的电流，就是带动的负载需要的电流18.5kW电机的额定电流是37A，那么导线就需要通过37A的电流。导线的电阻＝导线的长度×导线的电阻率÷导线的线径；导线的电阻率，铜线为0.0175 铝线为0.0283

铜线的截面积＝（导线上的电流×导线的长度）÷（54.4×允许的电压波动范围19V）

铝线的截面积＝（导线上的电流×导线的长度）÷（34×允许的电压波动范围19V）

例如：18.5kW电机，电缆长度1000米，配置多大电缆？

铜线截面积＝（导线上的电流37A×导线的长度1000米）÷（54.4×19V）=（37×1000）÷（54.4×19）＝35.8电线，也就是我们要选择不小于35.8的铜线电缆。

铝线截面积＝（导线上的电流37A×导线的长度1000米）÷（34×19V）=（37×1000）÷（34×19）＝57.3电线，也就是我们要选择不小于57.3的铝线电缆。

所以干电气的话，已知负载功率，如果配置电缆，不仅要考虑到负载的电流，还要考虑到负载距离太远，而带来的电压降的影响！