程姝丹

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淺析水泥廠電纜“壓降”校驗(yàn)

Analysis of Cable“Voltage Drop”Calibration in Cement Plant

程姝丹

在水泥廠電氣設(shè)計(jì)中，電力室的布置會(huì)盡可能地設(shè)在負(fù)荷中心附近，但由于受工業(yè)場地實(shí)際條件限制，仍有部分用電設(shè)備距離電力室位置較遠(yuǎn)。在以往項(xiàng)目中，出現(xiàn)了電纜采購敷設(shè)施工完畢后，由于未考慮電纜壓降校驗(yàn)，電機(jī)無法正常起動(dòng)的問題，造成了工程損失。因此，在工程設(shè)計(jì)中，特別是在遠(yuǎn)距離用電設(shè)備控制中，電纜壓降校驗(yàn)尤為重要。

下面是某工程原料破碎輸送工藝段一臺(tái)膠帶輸送機(jī)不能正常起動(dòng)的實(shí)例分析：

該膠帶輸送機(jī)所配電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160L-4，額定功率15kW，額定電壓380V，額定電流30.3A，功率因數(shù)cosφ=0.85，風(fēng)機(jī)配電回路的線路長度為350m，施工圖設(shè)計(jì)中選用的電纜型號(hào)及規(guī)格為YJV-0.6/1，3×10mm2。在現(xiàn)場排除各種機(jī)械故障后，電機(jī)仍不能正常起動(dòng)，我們按工程設(shè)計(jì)中電纜截面選擇常規(guī)方法，對該配電回路的電纜選型進(jìn)行了分析：

（1）按項(xiàng)目施工環(huán)境及電纜敷設(shè)方式選擇電纜類型。該工程電纜敷設(shè)采用電纜溝加電纜橋架相結(jié)合的方式，依據(jù)現(xiàn)場的施工環(huán)境和敷設(shè)條件，綜合考慮電纜的性能指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)因素，選用交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜是可行的。

（2）按電纜載流量及溫升條件選擇電纜截面。該用電設(shè)備額定工作電流為30.3A，經(jīng)查工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊，YJV-0.6/1，3×10mm2的電纜載流量為75A，選取此型號(hào)及規(guī)格的電纜滿足載流量要求?？紤]敷設(shè)的環(huán)境溫度校正系數(shù)取0.91，土壤熱阻系數(shù)修正系數(shù)取1，多回路電纜在橋架內(nèi)多層敷設(shè)時(shí)的校正系數(shù)取0.65，則修正后電纜載流量為44.3A，選取YJV-0.6/1，3×10mm2的電纜滿足要求。

（3）按經(jīng)濟(jì)電流選擇電纜截面。原料破碎輸送車間年最大負(fù)荷利用小時(shí)取Tmax=2 000h，查配電設(shè)計(jì)手冊，YJV-0.6/1，3×10mm2的電纜經(jīng)濟(jì)電流范圍是19～31A，選取此電纜滿足經(jīng)濟(jì)電流的要求。

（4）按電壓損失校驗(yàn)。配電線路電壓損失的計(jì)算公式為：

式中：

u %——配電線路電壓損失百分?jǐn)?shù)

ua %——三相380V系統(tǒng)每1A·km的電壓損失百分?jǐn)?shù)

I——用電負(fù)荷電流

L——線路長度

查配電設(shè)計(jì)手冊，YJV-0.6/1，3×10mm2的電纜，取cosφ=0.90時(shí)，1kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜用于三相380V系統(tǒng)每1A·km的電壓損失百分?jǐn)?shù)ua%=0.909%，此電機(jī)額定電流30.3A，配電回路的線路長度為350m，代入公式計(jì)算得出，此配電線路電壓損失百分?jǐn)?shù)是u%=9.64%。

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在配電設(shè)計(jì)中應(yīng)按照用電設(shè)備端子電壓偏差允許值的要求和地區(qū)電網(wǎng)電壓偏差的具體情況，確定電壓損失允許值。電動(dòng)機(jī)正常情況下端子電壓偏差允許值為+5%～-5%，少數(shù)遠(yuǎn)離變電所設(shè)備的端子電壓偏差允許值為+5%～-10%。當(dāng)缺乏設(shè)計(jì)資料時(shí)，線路電壓損失允許值可參考設(shè)計(jì)手冊中表6-6，從配電變壓器二次側(cè)母線算起的低壓線路，允許電壓損失為5%。由此可見所選的YJV-0.6/1，3×10mm2電纜截面不符合線路壓降損失要求，應(yīng)增大電纜截面重新校對，直至滿足要求。

以上我們從工程設(shè)計(jì)中電纜截面選擇常規(guī)方法方面對實(shí)例進(jìn)行了分析，在工程設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮從下述方面進(jìn)行壓降校驗(yàn)：

（1）電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)端子電壓應(yīng)能保證傳動(dòng)機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這是選擇降壓起動(dòng)需要滿足的基本條件，即：

式中：

UstM——起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端子電壓相對值，即端子壓與標(biāo)稱電壓的比值

MstM——電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對值，即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額

定轉(zhuǎn)矩的比值

Mj——電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)械的靜阻轉(zhuǎn)矩相對值

查配電設(shè)計(jì)手冊表6-14，可知設(shè)備的起動(dòng)靜阻轉(zhuǎn)矩相對值；查電機(jī)參數(shù)，可得電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對值，代入公式即可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)起動(dòng)需要滿足的基本條件。

（2）對電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電壓降計(jì)算，得出電機(jī)起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端子電壓相對值，參見配電設(shè)計(jì)手冊表6-16。

式中：

UstM——起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端子電壓相對值，即端子電

壓與標(biāo)稱電壓的比值

Ustm——電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線電壓，kV

Sst——電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)起動(dòng)回路的額定輸入容量，

MVA，為母線標(biāo)稱電壓（kV），X1為導(dǎo)線穿管或≤10kV電纜的線路電抗（Ω），≤150mm2時(shí)，取X1=18S.3L，

L為線路長度（km），S為導(dǎo)線或電纜芯的截面積（mm2）SstM——電動(dòng)機(jī)額定起動(dòng)容量，MVA，其值為KstSrM，

Kst為電動(dòng)機(jī)額定起動(dòng)電流倍數(shù)，SrM為電動(dòng)機(jī)額定容量（MVA），其值為3 UrMIrM，UrM為電動(dòng)機(jī)額定電壓（kV），IrM為電動(dòng)機(jī)額定電流（kA）

將計(jì)算所得起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端子電壓相對值與電動(dòng)機(jī)起動(dòng)需要滿足基本條件的電動(dòng)機(jī)端子電壓相對值相比較，確定是否滿足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的基本條件。從公式中推出滿足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)基本條件的臨界電纜截面，實(shí)際選擇電纜時(shí)，電纜截面應(yīng)大于此值。

綜上所述，在水泥廠電氣設(shè)計(jì)中選擇電纜截面時(shí)，不應(yīng)忽視對電纜壓降的校驗(yàn)。對距離較遠(yuǎn)設(shè)備配電時(shí)，更要考慮線路長度對電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)端子電壓的影響，從而避免因電纜壓降過大導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)不能正常起動(dòng)，減少工程損失。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊（第三版）［K］.北京：中國電力出版社.2005.

中圖分類號(hào)：TTM M772266..44

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AA

文章編號(hào)：11000011--66117711（22001166）0011--00007711--0022

通訊地址：天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津 300400；

收稿日期：2015-06-19； 編輯：呂 光