電力推進系統(tǒng)電纜的選用及敷設(shè)新技術(shù)研究

馮娜

摘要：為滿足越來越大的用電需求量，電力企業(yè)以及相關(guān)單位開始增加電纜數(shù)量，配電工程項目也隨之增加，為了提高對電纜敷設(shè)技術(shù)的應(yīng)用效率，確保輸電穩(wěn)定性，本文就敷設(shè)技術(shù)應(yīng)用時的關(guān)鍵點展開討論，根據(jù)不同敷設(shè)地點提出針對性意見，科學(xué)設(shè)計施工方案，為后期工程運行、設(shè)備維護提供幫助。

關(guān)鍵詞：電力推進系統(tǒng);電纜選用;敷設(shè)新技術(shù)

1研發(fā)概況

本項目參與人員具有豐富的電力推進船舶設(shè)計、建造經(jīng)驗，對于各種類型船舶推進的方式都比較了解，本文項目從立項至項目結(jié)束，歷時近一年，在此期間，大家克服了許許多多困難及挑戰(zhàn)，完成了大量的設(shè)計驗證工作，從無到有，本著一切以數(shù)據(jù)說話的準(zhǔn)則，進行了大量的試驗，參加了船舶的系泊試驗和航行試驗，取得了第一手的資料。

1.1選用電纜標(biāo)準(zhǔn)

選用電纜應(yīng)依據(jù)電纜使用區(qū)域的溫度條件、電纜是否成束敷設(shè)、額定電流值等因素來確定。

選用電纜的電壓額定值應(yīng)大于電纜所用電路的額定電壓。

1.2如何確定電纜額定電壓

電纜額定電壓的選定，對于用電系統(tǒng)電纜的選用具有重要意義，電路所用電纜的額定電壓選用合適，是保證電路正常工作的必要條件。

1.3導(dǎo)體截面積的確定

選用電纜導(dǎo)體截面積，應(yīng)考慮該電纜導(dǎo)體截面積所能承載的額定電流，經(jīng)環(huán)境校正系數(shù)校正后的電流值，應(yīng)大于電纜所用電路最大連續(xù)工況所對應(yīng)的電流值。

選用電纜導(dǎo)體截面積，應(yīng)考慮該電纜導(dǎo)體截面積在正常工作時，經(jīng)校正計算后的電壓值，交流系統(tǒng)中電壓降不超過交流系統(tǒng)額定電壓的6%。電壓小于50V的直流系統(tǒng)中電壓降不超過直流系統(tǒng)額定電壓的10%。

基于以上船舶電纜選用原則，本文主要研究內(nèi)容如下：

1）電力推進系統(tǒng)采用變頻和軟啟動結(jié)合的控制方式，大功率推進電動機用變頻器啟動后，中、高速運行模式采用軟啟動控制，根據(jù)船舶的運營情況可調(diào)節(jié)推進系統(tǒng)的在低、中、高3種模式下穩(wěn)定工作，結(jié)合R-R的全回轉(zhuǎn)舵漿可快速改變船舶航速、航向，本推進系統(tǒng)具有經(jīng)濟性強、損耗小、電磁干擾小和維護方便等特點。

2）電力推進系統(tǒng)低速用變頻器啟動，相應(yīng)采用變頻電纜，電纜需單獨敷設(shè)，與其他電纜間隔大于200mm，防止產(chǎn)生電磁干擾。中、高速采用軟啟動，推進系統(tǒng)最大功率達到2400kW，電壓采用690V，電流達到約2400A，若采用常規(guī)使用的CJ86/SC系列三芯截面積為120mm2電纜，高速模式從配電板到控制器、從控制器到電機需采用14根電纜，單根電纜直徑為47mm，電纜重量為4642kg/km。若采用CJ86/SC系列單芯截面積為240mm2電纜，高速模式從配電板到控制器、從控制器到電機都采用6組3相共18根單芯電纜，單根電纜直徑為31mm，電纜重量為2952kg/km。通過以上比較，可以發(fā)現(xiàn)在電纜敷設(shè)所需空間、電纜重量和電纜采購成本上使用單芯電纜均具有較大優(yōu)勢。

3）單芯電纜敷設(shè)有以下工藝要點：（1）選用的單芯電纜鎧裝為非磁性材料或無鎧裝形式電纜;（2）用于同一線路導(dǎo)線的單芯電纜需安裝在同一管路或電纜槽內(nèi);（3）電路中的單芯電纜應(yīng)靠近敷設(shè)，相鄰電纜的間歇應(yīng)小于電纜直徑;（4）電路中每相有幾根單芯電纜并聯(lián)時，單芯電纜應(yīng)選用同等型號，并在安裝敷設(shè)時路徑應(yīng)一致。

為保證電流負(fù)載的分配均勻，電路中同相的電纜應(yīng)同其他相的電纜交錯排列。例如：每相有4根電纜時，正確的排列次序：ABCABC，CBACBA。

4）電力推進系統(tǒng)通訊電纜如：PROFBUS、CAN-BUS電纜的選用、安裝、接線和調(diào)試要點。

2應(yīng)用電纜敷設(shè)技術(shù)的關(guān)鍵點

2.1選擇電纜型號

應(yīng)用電纜敷設(shè)技術(shù)的前提是對電纜型號的精準(zhǔn)選擇，只有正確選擇電纜型號，才能保證配電工程順利進行。根據(jù)目前我國配電工程施工管理規(guī)則來看，常用電纜型號有：聚乙烯電纜、橡膠絕緣電纜、交聯(lián)聚乙烯電纜等等，不僅僅導(dǎo)電性較好，而且經(jīng)濟效益高，能夠給電力工程的安全性提供充分保障。選擇電纜型號之前，技術(shù)人員需要對工程類型進行合理劃分，從設(shè)備材料上合理選擇材料。采購人員要做好市場調(diào)查，從而源頭上控制材料質(zhì)量，對電纜生產(chǎn)廠商的資質(zhì)進行確定，要求其提供檢測文件與數(shù)據(jù)報表，避免不合格產(chǎn)品流入現(xiàn)場，造成不必要的經(jīng)濟損失。

2.2計算電纜截面

在實際工程操作中，實現(xiàn)對電纜橫截面的正確選擇能夠提高后期施工效果。例如：電纜橫截面選擇偏小，就會造成電纜應(yīng)用與目標(biāo)供電要求不符合。如果電纜橫截面選擇較大，就會在材料資金投入上造成不必要的浪費，因此在這種情況下，要想保障電纜施工的安全性，就應(yīng)該及時確定電纜的施工橫截面。只有以長遠(yuǎn)的眼光去看待電纜的橫截面選定問題，這樣才能全面的提升電纜的敷設(shè)應(yīng)用技術(shù)。

2.3敷設(shè)方案設(shè)計

由于外部環(huán)境的差異性，所以需要設(shè)計出有針對性的敷設(shè)方案，保證電纜敷設(shè)效果良好，在方案設(shè)計時，需要規(guī)劃處技術(shù)應(yīng)用要點與地區(qū)環(huán)境特點，在圖紙文件上標(biāo)明注意事項，全面提升技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性。配電工程區(qū)域的不同代表了敷設(shè)方案的多元化設(shè)計，例如：部分工程需要應(yīng)用直埋性敷設(shè)，而有效工程需要采取電纜溝敷設(shè)。方案設(shè)計時技術(shù)人員應(yīng)該對地質(zhì)條件水文環(huán)境做好事前調(diào)查。需要注意的是，地下水問題也是影響敷設(shè)技術(shù)應(yīng)用效果重要因素，為了減少地下水對電纜設(shè)備的不良影響，需要利用探測設(shè)備確定地下水位置，在地下水上面的1.0-1.5m處開挖電纜溝，減少電纜遇水的風(fēng)險，保證工程運作的安全性。

2.4地下電纜溝埋

地下電纜溝埋敷設(shè)方式與直埋方式有很高的相似性，兩種電纜敷設(shè)技術(shù)的主要區(qū)別為鎧裝層的安裝方式，地下電纜溝埋中主要對設(shè)備的防護措施為金屬支架與鎧裝層結(jié)合的方式，對電纜能夠?qū)崿F(xiàn)雙向保護，提高輸配電的安全性。開挖電纜溝的時候，要注意深度控制，例如：開挖過淺會導(dǎo)致電纜被破壞的可能性增加，縮短使用壽命，而開挖過深會造成不必要的經(jīng)濟開支，增加成本投入，所以從經(jīng)濟實用的角度上來看，要保證溝深科學(xué)合理，在敷設(shè)完成后，用電鍍鎧甲層保護，實現(xiàn)配電工程的順利運行。

2.5高處架空敷設(shè)

為了保障電纜施工能夠滿足基本的電力輸送需求，需要在電纜的施工中將電纜的橫截面控制在合理范圍內(nèi)，一般應(yīng)用效果較好的橫截面參數(shù)范圍為30-35mm2，只有將電纜的敷設(shè)橫截面控制在這一數(shù)值范圍內(nèi)，才能保證施工管理技術(shù)應(yīng)用效果良好。架空電纜敷設(shè)施工中，要注意對電纜敷設(shè)施工的曲線半徑確定，將曲線半徑的參數(shù)變化控制在合理范圍內(nèi)，以此來提高配電工程的科學(xué)性。

2.6外圍管理防護

為提高施工過程的安全性，需要在電纜架設(shè)時做好專門的防護工作，提高安全管理效果，根據(jù)電纜架設(shè)實際情況制定針對性策略。首先要確定外部防護范圍，從整體上保護電纜安全性，在電纜內(nèi)芯處設(shè)置保護套，最大程度上排除安全風(fēng)險。除此之外，電纜外圍管理防護還可以通過土體回填的方式進行，施工人員在回填土體時，要按照工程相關(guān)規(guī)定進行操作。由于電纜架設(shè)時需要應(yīng)用到鋼架設(shè)備，所以很容易在支護周圍形成閉合電路，因此技術(shù)人員就需要應(yīng)用到絕緣設(shè)備施工，如果不對絕緣設(shè)備采取防護處理，很容易導(dǎo)致渦輪問題出現(xiàn)，給施工帶來一定的安全隱患，針對渦輪問題采取防護，能夠提高工程安全性，避免機械性損傷，提高電能配送效果。

結(jié)論

經(jīng)過項目組全體人員的共同努力，電力推進系統(tǒng)電纜的選用及敷設(shè)新技術(shù)研究圓滿結(jié)束，且取得了豐碩的成果，整個項目研發(fā)成功后，相關(guān)技術(shù)可達到行業(yè)領(lǐng)先水平。隨著國防工業(yè)的發(fā)展，電力推進系統(tǒng)在艦船設(shè)計中也被廣泛應(yīng)用，為船廠積累的相關(guān)電力推進技術(shù)可運用在新型電力推進的艦船設(shè)計建造中。

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