高壓電動(dòng)機(jī)配電相關(guān)的計(jì)算

（1中國石油工程建設(shè)公司北京設(shè)計(jì)分公司電氣室，北京 100101;

2中國石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力總廠，濟(jì)南 250306）

摘 要：本文將從高壓電器元件計(jì)算的基本概念入手，結(jié)合“約旦石油終端”項(xiàng)目，對高壓電動(dòng)機(jī)配電相關(guān)的計(jì)算做一探討。

關(guān)鍵詞：熱穩(wěn)定校驗(yàn);動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn);斷路器;電流互感器;電纜

1 引言

石油化工企業(yè)的電氣設(shè)計(jì)經(jīng)常涉及高壓電動(dòng)機(jī)的配電，高壓配電設(shè)計(jì)不同于低壓，涉及到的計(jì)算較為復(fù)雜，不是簡單的查詢表格就可以得到相關(guān)數(shù)據(jù)，每一個(gè)電氣元器件參數(shù)都需要計(jì)算，否則會(huì)造成上下級(jí)之間不配合，保護(hù)元件不動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞電機(jī)、電纜，造成火災(zāi)事故。

2 基本概念

（1）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。又稱額定峰值耐受電流，指在規(guī)定的使用和性能條件下，開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備在合閘位置能夠承載的額定短時(shí)耐受電流第一個(gè)大半波的電流峰值。

（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。又稱額定短時(shí)耐受電流，指在規(guī)定的使用和性能條件下，在規(guī)定的短時(shí)間內(nèi)，開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備在合閘位置能夠承載的電流有效值。

3 計(jì)算步驟

首先應(yīng)確定高壓母線的三相短路電流，在約旦石油終端項(xiàng)目中電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)為6kV，變電所6kV母線上的三相短路電流為17.65kA。

3.1 高壓電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn)

公式：Smin≥（/C） ×103 ; Qt=I2t

Smin：高壓電纜允許最小截面;Qt：短路電纜熱效應(yīng);

I：6kV側(cè)三相短路電流值;t：短路電流持續(xù)時(shí)間

C：熱穩(wěn)定系數(shù);本項(xiàng)目中取t=0.5S，C=137，I=17.65kA

則Smin≥（/C） ×103

=/137×103

=91.05mm2 ;因此選3×95mm2電纜。

3.2 電流互感器熱穩(wěn)定校驗(yàn)

本項(xiàng)目所選電流互感器為LZZBJ9-10C1 "100/5 "15VA（測）/15VA（保） "200I1n（熱）/2.5Ith（動(dòng)） "0.5/5P10

校驗(yàn)公式：Qt≤Ith2t

電流互感器1S熱穩(wěn)定電流為Ith=200I1n=200×100=20 kA

I1n：互感器1次額定電流;Qt：短路電纜熱效應(yīng);

t：短路電流持續(xù)時(shí)間，取1s ; I：6kV側(cè)三相短路電流值;

則Ith2t=202×1=400 kA2t ;短路電流熱效應(yīng)交流分量：

Qz=I2t1=17.65×0.15=46.72 kA2t

t1：短路電路最小持續(xù)時(shí)間

短路電流熱效應(yīng)直流分量Qf=Ted×I2 =0.2×17.652=62.3 kA2t

Ted：直流分量等效時(shí)間，取0.2s ;因此Qt=Qz+Qf=109.02 kA2t

Qtlt; Ith2t "滿足要求

3.3 電流互感器動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

校驗(yàn)公式：ip3

本項(xiàng)目中三相短路沖擊電流ip3=2.55×17.65=45kA ; ip3

3.4 電流互感器電流校驗(yàn)

要求電流互感器額定一次電流宜按正常運(yùn)行的實(shí)際負(fù)荷電流達(dá)到額定值的2/3左右，至少不小于30%（對S級(jí)為20%）選用。

本項(xiàng)目傳輸泵功率為450kW，電流約為43A，其二次電流I2=43/20=2.15A，互感器二次電流為Ie2=，5A，I2=43% Ie2。 滿足要求。

3.5 電流互感器阻抗校驗(yàn)

校驗(yàn)公式：25%Z≤Zfh≤100%Z ;Zfh：電流互感器實(shí)際二次阻抗;

Z：電流互感器額定阻抗; Zfh=k1Zcj+k2Rdx+Rjc

Zcj：表計(jì)的阻抗; Rjc：接觸電阻

Rdx：連接導(dǎo)線的電阻; k1，k2：導(dǎo)線接線系數(shù)、儀表或繼電器接線系數(shù);

本項(xiàng)目中取k1=k2=1;Zcj=0.02;Rjc=0.08

Rdx=σl/S=4.3×0.2/4=0.215

Zfh=k1Zcj+k2Rdx+Rjc=0.02+0.08+0.215=0.29

σ：導(dǎo)線電阻率，本項(xiàng)目取4.3;l：電纜長度，本項(xiàng)目為0.2km;

S：電纜截面，4mm2 ;電流互感器額定二次阻抗Z= Se/ Ie22=15/25=0.6

Ie2：電流互感器額定二次電流，5A ; Zfh=52.5%Ze2 ;滿足要求

3.6 斷路器動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

校驗(yàn)公式：ip3≤imax

本項(xiàng)目中三相短路沖擊電流ip3=2.55×17.65=45kA

由樣本查的imax=75kA ;滿足要求。

3.7 斷路器熱穩(wěn)定校驗(yàn)

校驗(yàn)公式：Qtlt; It2t ; Qt：短路電纜熱效應(yīng);

It：電器在ts時(shí)間內(nèi)允許通過的額定短時(shí)耐受電流。

本項(xiàng)目中由互感器計(jì)算中得Qt=Qz+Qf=109.02 kA2t

查樣本得：It2t=31.52×4=3969 kA2t ; Qtlt; It2t 滿足要求。

4 設(shè)計(jì)心得

（1）計(jì)算時(shí)母線上的三相短路電流一定要計(jì)算準(zhǔn)確，否則會(huì)影響所有高壓電器元件的選擇。

（2）阻抗校驗(yàn)中導(dǎo)線阻抗應(yīng)為二次回路使用的導(dǎo)線，額定二次電流為5A時(shí)，導(dǎo)線截面不小于4mm2 ，1A不小于2.5mm2。

參考文獻(xiàn)：

[1]工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊[S].