放射性廢物庫設(shè)計中的長線控制

□李尚武 張 巍 宋曉蘭

隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，核技術(shù)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研、教學(xué)、醫(yī)療、石油、地質(zhì)、水文等各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨之而來的是科研、教學(xué)、醫(yī)療及其它放射性同位素和核技術(shù)應(yīng)用過程中產(chǎn)生的放射性廢物不斷增加。放射性廢物庫的建設(shè)就顯得尤為重要。

一、放射性廢物庫的作用及構(gòu)成

(一)放射性廢物庫的作用。放射性廢物庫不是一般意義上的庫房，它是一個地區(qū)性的低水平放射性廢物專用貯存庫，同時也是可回取的和可周轉(zhuǎn)使用的貯存庫，屬社會公益性環(huán)境保護(hù)設(shè)施。放射性廢物庫的主要任務(wù)是解決所在省(自治區(qū))各城市科研、教學(xué)、醫(yī)療及其它放射性同位素和核技術(shù)應(yīng)用過程中產(chǎn)生的固體廢物和廢放射源的貯存。放射性廢物庫收貯的放射性廢物多為中、低放固體廢物，而且以低放固體廢物為主。

(二)放射性廢物庫的構(gòu)成。庫區(qū)總平面的特點(diǎn)就是地形復(fù)雜、設(shè)施布置分散。庫區(qū)總平面布置根據(jù)工藝、運(yùn)輸、防火、安全、衛(wèi)生、施工、管理等要求，并結(jié)合現(xiàn)場用地條件，將庫區(qū)布置為工作區(qū)、監(jiān)測區(qū)和管理辦公區(qū):一是工作區(qū)，包括廢物庫、洗車設(shè)施，將其布置在一個區(qū)域，便于設(shè)施之間的聯(lián)系。二是管理辦公區(qū)，設(shè)有泵房、生活辦公綜合用房以及配電室。三是監(jiān)測區(qū)，布置在工作區(qū)和管理辦公區(qū)之間，位于廠區(qū)中間場地，既能起到監(jiān)測的作用，又能美化環(huán)境，達(dá)到生產(chǎn)、生活的和諧統(tǒng)一。放射性廢物庫項(xiàng)目的主體為放射性廢物庫，包括:廢物貯存坑、大廳、排風(fēng)機(jī)房、衛(wèi)生出入口、控制室等，并配置相應(yīng)的工藝設(shè)備及車輛。為了安全、有效地貯存核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的放射性廢物及廢放射源，并方便廢物的回取和轉(zhuǎn)運(yùn)，同時考慮到庫址的環(huán)境特點(diǎn)，放射性廢物庫采用全地下式庫，廢物庫坑和廢源庫坑分區(qū)建設(shè)，庫坑、蓋板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。放射性廢物由廢物庫專用運(yùn)輸車輛運(yùn)輸。庫區(qū)輔助設(shè)施主要有:辦公生活用房、專用車庫、洗車設(shè)施、蒸發(fā)池、水泵房及水塔、貯水池、室外管線，以及大門、圍墻、值班室(門衛(wèi)用房)、庫區(qū)及庫外道路等設(shè)施;設(shè)置魚類監(jiān)測池、綠化隔離帶等。

二、電氣控制的特點(diǎn)

為防止入侵者使用懸掛式起重機(jī)在庫區(qū)總配電室廢物庫動力回路電源出線斷路器設(shè)電動操作機(jī)構(gòu)，值班人員可在庫區(qū)監(jiān)控室控制該路電源的通斷。有的廢物庫比較特殊，只擴(kuò)建一座庫房，現(xiàn)有變配電室與監(jiān)控室的距離大于新建庫房配電室與監(jiān)控室的距離，那么，選用的控制方式就是在起重機(jī)回路設(shè)一接觸器，采用硬接線方式引至監(jiān)控室，按鈕控制。廢物庫廠區(qū)內(nèi)庫房及各輔助設(shè)施分布比較分散，供電距離遠(yuǎn)、控制線長的問題顯得尤為突出。這就使得長線控制計算成為廢物庫設(shè)計的重點(diǎn)，也是廢物庫設(shè)計的難點(diǎn)。

三、長線控制計算

當(dāng)控制線路很長時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)才能正常工作:

(一)控制導(dǎo)線上最大允許電壓降。接觸器線圈正常工作的最低電壓為額定電壓的85%，考慮網(wǎng)絡(luò)的電壓波動10%，則控制導(dǎo)線的電壓降不應(yīng)大于5%。

對于交流電源，單根導(dǎo)線的允許長度Lyun 為

式中Ue——線圈額定電壓，V;ΔUSL——控制導(dǎo)線上的電壓降，%;RSL——控制線中單根導(dǎo)線每1km 的電阻，Ω/km;Pjs——接通時接觸器線圈的額定功率，VA;cosφj——接通時接觸器線圈的功率因數(shù)。

(二)線路電容對交流接觸器工作的影響。帶有電位差

的電纜芯線間類似一個電容。在控制電纜中，兩芯電纜的芯線間的電容量約為0．3μF/km;三芯電纜中的兩芯具有相同的電勢，第三芯對這兩芯的電容量約為0．6μF/km。導(dǎo)線的臨界長度:

式中:Le——導(dǎo)線的臨界長度，m;PH——線圈的吸持功率，W;Ue——線圈額定電壓，V。

下面就以西北某庫為例，對長線控制計算來校驗(yàn)設(shè)計是否合理。廢物庫配電室位于庫房的東側(cè)，監(jiān)控室位于庫房的西側(cè)，兩者相距約為580m?，F(xiàn)有變配電室與監(jiān)控室的距離大于庫房配電室與監(jiān)控室的距離。根據(jù)上文所述，廢物庫的吊車電源需在監(jiān)控室進(jìn)行控制，選用的控制方式就是在起重機(jī)回路設(shè)一接觸器，在監(jiān)控室采用按鈕控制。

首先采用LC1 -25 型接觸器，PH=7W，cosφj=0．75，Pjs=70VA。采用鎧裝2．5mm2的控制導(dǎo)線，RSL=7．98Ω/km?？刂茖?dǎo)線上的電壓降取最大允許壓降ΔUSL=5%。

此時單根導(dǎo)線的允許長度Lyun 由公式(1)可算出:

導(dǎo)線的臨界長度Le由公式(2)可算出

此時的單根導(dǎo)線的允許長度Lyun 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們所需要的580m，但是導(dǎo)線的臨界長度Le 差得很遠(yuǎn)。由公式(2)可以看出，導(dǎo)線的臨界長度Le 只與接觸器的吸持功率有關(guān)。因此，要想提高Le，只能選用線圈的吸持功率(PH)大的接觸器。

現(xiàn)將接觸器換為LC1 -40 型，PH=26W，COSφj=0．75，Pjs=245VA;其它參數(shù)不變。此時單根導(dǎo)線的允許長度Lyun為:

導(dǎo)線的臨界長度Le 為

此時Lyun ＞580m、Le ＞580m，此時滿足控制要求。

根據(jù)計算公式(1)、(2)，在220V 時，對1．5mm2、2．5mm2、4mm2控制線分別與LC1 -25 型、LC1 -40 型接觸器配合時進(jìn)行長線控制計算，計算結(jié)果見表1。

表1 不同導(dǎo)線截面配合不同型號接觸器時的單根導(dǎo)線的允許長度、導(dǎo)線的臨界長度對照表

四、結(jié)語

通過長線控制計算，可以得出結(jié)論:一是當(dāng)控制電壓為交流220V、采用小接觸器(≤25A，25A 及以下的接觸器PH、Pjs、COSφj等參數(shù)相同)時，控制電纜最大長度不應(yīng)超過240m。二是從壓降角度考慮，當(dāng)接觸器一定時，改變控制電纜的截面，可以改變單根導(dǎo)線的允許長度;對于同一根控制電纜來說，使用較大的接觸器使單根導(dǎo)線的允許長度變小。三是從線路電容角度考慮，使用較大的接觸器可以使導(dǎo)線的臨界長度值也較大。四是從經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)考慮，可以采用較低的控制電壓。較低的控制電壓可以使導(dǎo)線臨界電容和導(dǎo)線長度相應(yīng)增加。在大型接觸器上使用低控制電壓比較經(jīng)濟(jì)，但有時帶來長線控制中線路壓降過大的矛盾，當(dāng)出現(xiàn)這一情形時應(yīng)作綜合權(quán)衡。

［1］ 中國航空工業(yè)規(guī)劃研究設(shè)計院組編．工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊［M］．北京:中國電力出版社，2005，第3 版

［2］ 鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2007