黃 冉

(中海油石化工程有限責任公司，山東 濟南 250101)

化工企業(yè)低壓電動機遠距離配電電纜截面選擇

黃 冉

(中海油石化工程有限責任公司，山東 濟南 250101)

結(jié)合某化工企業(yè)工程實例，論述了遠距離低壓三相電動機配電電纜截面選擇的一般方法，根據(jù)電動機端電壓和啟動時母線電壓進行校驗，給出了電纜截面、配電距離與電動機端電壓的關系。

化工企業(yè)；遠距離；電纜截面；電動機端電壓

1 工程概況

某化工企業(yè)造粒樓裝置內(nèi)有四臺低壓三相電動機，380V，30kW，二類負荷。電源引自裝置外10/0.4kV變配電所0.4kV不同母線段，0.4kV系統(tǒng)主接線為單母線分段，變壓器為SCB11-M-2000/10。0.4kV系統(tǒng)接地型式為TN-S，電動機直接啟動，短路保護電器采用斷路器，配電系統(tǒng)見圖1。

圖1 低壓三相電動機配電系統(tǒng)圖

電動機配電電纜截面，一般根據(jù)負荷電流選擇滿足敷設環(huán)境條件下的電纜載流量的芯線截面，按照經(jīng)濟電流密度、電壓損失進行校驗。但由于上述電動機配電距離遠，還要考慮電動機端電壓和母線電壓能否滿足電動機啟動條件。文章由上述幾個方面，對遠距離配電線路的電纜進行截面選擇，并根據(jù)電動機啟動端電壓對電纜截面進行調(diào)整，給出了電纜截面、配電距離與電動機端電壓的關系。

2 電力電纜截面選擇

用電設備配電電纜選擇時，一般根據(jù)業(yè)主要求和敷設環(huán)境條件確定電纜型號，根據(jù)負荷電流、經(jīng)濟電流、溫升來確定電纜截面，根據(jù)電壓損失進行校驗[1]。

該工程電纜沿變配電所和裝置區(qū)電纜橋架敷設至用電設備，選擇交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電力電纜。

2.1 按負荷電流選擇電纜截面

由圖1.1，電動機額定電流為55A。根據(jù)《工業(yè)與民用配電設計手冊》第四版表9.3-25,YJV-1kV 3x25+1x16 交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電力電纜載流量為122A，所以YJV-1kV 3x25+1x16即可滿足負荷電流要求。

2.2 按溫升選擇電纜截面

2.3 按經(jīng)濟電流選擇電纜截面

該項目處于中電價區(qū)域，工作制按一班制考慮，查手冊表16.4.2可知YJV-1kV 3x25+1x16 經(jīng)濟電流上限值為57.5A>55A，截面積滿足經(jīng)濟電流要求。

3 電力電纜截面按電壓損失校驗

用電設備正常運行時，三相負荷平衡線路，電壓降△u=△uaIL ，根據(jù)手冊表9.4-19，電力電纜YJV-1kV 3x25+1x16，cosФ=0.9時，電壓損失△ua=0.373%/(A·km) ，則四臺電動機配電電纜電壓損失計算如表1。

表1 電動機配電電纜電壓損失

正常運行情況下，電動機端子電壓偏差允許值為+ 5% ～ - 5%[2]。從表1可知, P-103,104所選電纜截面不能滿足電壓損失要求，P-102電壓損失雖在極限范圍內(nèi)，謹慎起見，增大這三臺電動機電纜截面后電壓損失計算如下如下表2。

表2 調(diào)整截面后電動機配電電纜電壓損失

由表2可知，四臺電動機按表2中所選電纜截面均可滿足電動機端電壓偏差要求。在現(xiàn)場實際調(diào)試運行時，遠距離低壓電動機配電電纜截面雖然滿足電壓降要求，但有些并不能啟動起來，檢查發(fā)現(xiàn)多數(shù)電動機啟動時，端電壓或者母線電壓不能滿足啟動條件[3-4]。因此，在設計時，對于遠距離電動機電纜截面的選擇應進一步按電動機啟動條件來校驗。

4 電力電纜截面按電動機啟動條件來校驗

電動機啟動時在配電系統(tǒng)中要引起電壓下降。電動機啟動時端子電壓應能保證被拖動機械要求的啟動轉(zhuǎn)矩，且在配電系統(tǒng)中引起的電壓下降不應妨礙其他用電設備工作，即在啟動時，配電母線電壓相對值至少不低于80%，一般不低于85%[1]。

4.1 電動機啟動條件

電動機啟動時端子電壓應能保證傳動機械要求的啟動轉(zhuǎn)矩，即：

(1)

其中： ustM——啟動時電動機端子電壓相對值；MstM——電動機啟動轉(zhuǎn)矩相對值； ms——電動機傳動機械的靜阻轉(zhuǎn)矩相對值。

4.2 電動機啟動時端子電壓相對值

無限大容量電源系統(tǒng)供電的電動機啟動時母線電壓ustB和電動機端電壓 ustM[1]計算如下：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

其中： Ssc——最小運行方式下系統(tǒng)短路容量，MVA；QL——預接負荷的無功功率，Mvar；uav——系統(tǒng)平均電壓，kV；uk%——變壓器阻抗電壓相對值；X1——線路電抗，對于銅芯線，長度大于150m時，取(0.08+6.1/S)L；S——導線截面積，mm2； L——線路長度，km； kst——電動機啟動系數(shù)；UrM——電動機額定電壓，kV； IrM——電動機額定電流，kA；

對于上述四臺電動機，供電系統(tǒng)參數(shù)見表3，電動機參數(shù)和啟動時母線電壓和電動機端電壓相對值如下表4。

表3 供電系統(tǒng)參數(shù)

表4 電動機參數(shù)和啟動時電壓降

由表4可知，啟動時母線電壓均大于85%，但電動機P-104不滿足端電壓大于0.866的條件，增大P-104的電纜截面積后，計算結(jié)果見表5。

表5 電動機參數(shù)和調(diào)整電纜截面后啟動時電壓降

由表5得知，四臺電動機按表5中所列電纜截面均滿足啟動時電動機端電壓和母線電壓要求。啟動時母線電壓相對值非常接近于1，可以忽略母線電壓相對值的計算。為了快速簡單的確定同功率電動機電纜截面，需要進一步得出電動機啟動時端子電壓相對值與電纜截面和長度的關系。

4.3 電動機啟動時端子電壓與電纜截面及配電長度的關系

對于同一供電系統(tǒng)同功率電動機，代入上式(2)～(6)得知，對于L>150m，電動機啟動時端電壓與電纜截面和長度的關系如下：

(7)

表6 滿足啟動時電動機端子電壓的最小電纜截面

根據(jù)上述結(jié)果，表6中的所選電纜截面均滿足啟動條件。因此，對于該工程同一供電系統(tǒng)同功率電動機，供電距離大于150m時，均可利用公式(7)來確定滿足電動機啟動時端子電壓的最小電纜截面。

4 結(jié)論

通過以上計算和分析可知，電力電纜的選擇按負荷電流、經(jīng)濟電流密度、溫升和敷設方式來確定，通過線路電壓損失來校驗。但對于遠距離配電的電動機，按設計經(jīng)驗，距離大于500m時，電力電纜截面的選擇在滿足上述要求時，還需要進一步通過啟動時母線電壓和電動機端電壓來校驗，使得電纜截面滿足電動機啟動條件。

[1] 劉屏周，卞鎧生，任元會.工業(yè)與民用配電設計手冊[M].4版.北京：中國電力出版社，2016.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50052-2009,供配電系統(tǒng)設計規(guī)范[S].北京，中國計劃出版社，2010.

[3] 楊銀玲.380V系統(tǒng)中用電設備啟動端子壓降對電纜選擇的影響[J].煤炭工程， 2011, 1(1):12-14.

[4] 楊連艷，侯文斌.長距離供電線路的電壓損失[J].當代化工，2013(7):1009-1011.

(本文文獻格式：黃 冉.化工企業(yè)低壓電動機遠距離配電電纜截面選擇[J].山東化工，2017，46(10)：129-131，134.)

2017-03-29

黃 冉(1986—)，女，工程師，主要從事石油化工電氣設計。

TM306;TP273.5

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1008-021X(2017)10-0129-03