化工企業低壓電動機遠距離配電電纜截面選擇

2017-09-06 02:29:15黃冉

山東化工 2017年10期

黃冉

(中海油石化工程有限責任公司，山東濟南 250101)

黃冉

(中海油石化工程有限責任公司，山東濟南 250101)

結合某化工企業工程實例，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；遠距離；電纜截面；電動機端電壓

1 工程概況

某化工企業造粒樓裝置內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系統主接線為單母線分段，變壓器為SCB11-M-2000/10。0.4kV系統接地型式為TN-S，電動機直接啟動，短路保護電器采用斷路器，配電系統見圖1。

圖1 低壓三相電動機配電系統圖

電動機配電電纜截面，一般根據負荷電流選擇滿足敷設環境條件下的電纜載流量的芯線截面，按照經濟電流密度、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，并根據電動機啟動端電壓對電纜截面進行調整，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，一般根據業主要求和敷設環境條件確定電纜型號，根據負荷電流、經濟電流、溫升來確定電纜截面，根據電壓損失進行校驗[1]。

該工程電纜沿變配電所和裝置區電纜橋架敷設至用電設備，選擇交聯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《工業與民用配電設計手冊》第四版表9.3-25,YJV-1kV 3x25+1x16 交聯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 按經濟電流選擇電纜截面

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

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，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。在現場實際調試運行時，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，檢查發現多數電動機啟動時，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矩，且在配電系統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——電動機啟動轉矩相對值； ms——電動機傳動機械的靜阻轉矩相對值。

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短路容量，MVA；QL——預接負荷的無功功率，Mvar；uav——系統平均電壓，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；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，供電系統參數見表3，電動機參數和啟動時母線電壓和電動機端電壓相對值如下表4。