電機(jī)軟啟動中短時運(yùn)行電力電纜的選擇

趙微 東北石油大學(xué)電氣信息工程學(xué)院

電機(jī)軟啟動中短時運(yùn)行電力電纜的選擇

趙微 東北石油大學(xué)電氣信息工程學(xué)院

電力電纜啟動一次的時間及電流值，要在軟啟動方案確定時再確定，然后根據(jù)確定的時間及電流值預(yù)先選擇一種規(guī)格的電纜，計(jì)算短時啟動一次時電纜的溫升，確保留有一定的余量；預(yù)選擇電纜截面后，要進(jìn)行電纜啟動壓降校驗(yàn)，然后進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)及敷設(shè)等的校驗(yàn)。

電纜；選擇；軟啟動；溫升

大容量電機(jī)一般采用軟啟動方式進(jìn)行啟動，啟動回路工作很短的時間。對于長期運(yùn)行的電力電纜，一般按照額定載流量來進(jìn)行選擇。但是對于短時工作的電纜，如果按照額定載流量來進(jìn)行選擇，顯然不太經(jīng)濟(jì)。本文主要討論短時工作的電力電纜的選擇。

1 計(jì)算電纜溫升考慮的因素

（1）銅的電阻率。其計(jì)算式為

式中ρ為導(dǎo)線材料的電阻率；L為導(dǎo)線長度；S為導(dǎo)線截面。

由式（1）計(jì)算出銅導(dǎo)線的電阻率為18.8× 10-9Ω·m。

（2）銅的比熱。單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1℃吸收的熱量稱為物質(zhì)的比熱，一般用字母C表示，單位為J/（kg·℃）。經(jīng)計(jì)算，銅的比熱為0.39× 103J/（kg·℃）。

（3）電纜的最高允許溫度。詳見電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范GB50217—2007附錄A。電纜的最高允許溫度如表1所示。

表1 各種類型電纜的最高允許溫度

2 短時工作電纜的溫升計(jì)算

以電纜通電時電阻發(fā)熱引起電纜溫度上升進(jìn)行計(jì)算，從而選擇電纜。由于電纜通電時間比較短，在計(jì)算時可以只考慮電纜發(fā)熱，不考慮電纜的散熱。

電纜電阻的發(fā)熱全部轉(zhuǎn)至電纜發(fā)熱，有如下公式

將式（1）代入式（2）

將式（2）和式（3）合并化簡得

將銅的電阻率、比重（8900kg/m3）、比熱的值代入式（4）。

將電流單位kA換算為A，截面單位為mm2時，式（5）可改寫為

3 計(jì)算實(shí)例

條件：P=17000kW，U=10kV，Ie=1108A，啟動倍數(shù)=4.37。

要求：S=185mm2，Iq=2200A，T=50s。

則啟動一次溫升為

ΔT(銅)=542(I/S)2T=542×（2.2/185）2×50=38.3

即啟動一次的溫升為38.3℃。如果環(huán)境溫度為35℃，電纜最高溫度為90℃，則可以啟動1.4次。

如果將電纜截面選為300mm2，則同樣的啟動條件，可以計(jì)算出啟動一次溫升為

ΔT(銅)=542(I/S)2T=542×(2.2/300)2×50=14.6

即啟動一次的溫升為14.6℃。如果環(huán)境溫度為35℃，電纜最高溫度為90℃，則可以啟動3.8次。

4 短時運(yùn)行電力電纜的選擇

（1）確定電力電纜啟動一次的時間及電流值，要在軟啟動方案確定時再確定，然后根據(jù)確定的時間及電流值預(yù)先選擇一種規(guī)格的電纜，計(jì)算短時運(yùn)行一次時電纜的溫升，確保留有一定的余量。

（2）預(yù)選擇電纜截面后，要進(jìn)行電纜啟動壓降校驗(yàn)，然后進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)及敷設(shè)等的校驗(yàn)。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.029