電力推進系統電纜的選用及敷設新技術研究

馮娜

摘要：為滿足越來越大的用電需求量，電力企業以及相關單位開始增加電纜數量，配電工程項目也隨之增加，為了提高對電纜敷設技術的應用效率，確保輸電穩定性，本文就敷設技術應用時的關鍵點展開討論，根據不同敷設地點提出針對性意見，科學設計施工方案，為后期工程運行、設備維護提供幫助。

關鍵詞：電力推進系統;電纜選用;敷設新技術

1研發概況

本項目參與人員具有豐富的電力推進船舶設計、建造經驗，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束，歷時近一年，在此期間，大家克服了許許多多困難及挑戰，完成了大量的設計驗證工作，從無到有，本著一切以數據說話的準則，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選用電纜標準

選用電纜應依據電纜使用區域的溫度條件、電纜是否成束敷設、額定電流值等因素來確定。

選用電纜的電壓額定值應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導體截面積的確定

選用電纜導體截面積，應考慮該電纜導體截面積所能承載的額定電流，經環境校正系數校正后的電流值，應大于電纜所用電路最大連續工況所對應的電流值。

選用電纜導體截面積，應考慮該電纜導體截面積在正常工作時，經校正計算后的電壓值，交流系統中電壓降不超過交流系統額定電壓的6%。電壓小于50V的直流系統中電壓降不超過直流系統額定電壓的10%。

基于以上船舶電纜選用原則，本文主要研究內容如下：

1）電力推進系統采用變頻和軟啟動結合的控制方式，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，根據船舶的運營情況可調節推進系統的在低、中、高3種模式下穩定工作，結合R-R的全回轉舵漿可快速改變船舶航速、航向，本推進系統具有經濟性強、損耗小、電磁干擾小和維護方便等特點。

2）電力推進系統低速用變頻器啟動，相應采用變頻電纜，電纜需單獨敷設，與其他電纜間隔大于200mm，防止產生電磁干擾。中、高速采用軟啟動，推進系統最大功率達到2400kW，電壓采用690V，電流達到約2400A，若采用常規使用的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，可以發現在電纜敷設所需空間、電纜重量和電纜采購成本上使用單芯電纜均具有較大優勢。

3）單芯電纜敷設有以下工藝要點：（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）用于同一線路導線的單芯電纜需安裝在同一管路或電纜槽內;（3）電路中的單芯電纜應靠近敷設，相鄰電纜的間歇應小于電纜直徑;（4）電路中每相有幾根單芯電纜并聯時，單芯電纜應選用同等型號，并在安裝敷設時路徑應一致。

為保證電流負載的分配均勻，電路中同相的電纜應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）電力推進系統通訊電纜如：PROFBUS、CAN-BUS電纜的選用、安裝、接線和調試要點。

2應用電纜敷設技術的關鍵點

2.1選擇電纜型號

應用電纜敷設技術的前提是對電纜型號的精準選擇，只有正確選擇電纜型號，才能保證配電工程順利進行。根據目前我國配電工程施工管理規則來看，常用電纜型號有：聚乙烯電纜、橡膠絕緣電纜、交聯聚乙烯電纜等等，不僅僅導電性較好，而且經濟效益高，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，技術人員需要對工程類型進行合理劃分，從設備材料上合理選擇材料。采購人員要做好市場調查，從而源頭上控制材料質量，對電纜生產廠商的資質進行確定，要求其提供檢測文件與數據報表，避免不合格產品流入現場，造成不必要的經濟損失。

2.2計算電纜截面

在實際工程操作中，實現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，就會造成電纜應用與目標供電要求不符合。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，就應該及時確定電纜的施工橫截面。只有以長遠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應用技術。

2.3敷設方案設計

由于外部環境的差異性，所以需要設計出有針對性的敷設方案，保證電纜敷設效果良好，在方案設計時，需要規劃處技術應用要點與地區環境特點，在圖紙文件上標明注意事項，全面提升技術應用的科學性。配電工程區域的不同代表了敷設方案的多元化設計，例如：部分工程需要應用直埋性敷設，而有效工程需要采取電纜溝敷設。方案設計時技術人員應該對地質條件水文環境做好事前調查。需要注意的是，地下水問題也是影響敷設技術應用效果重要因素，為了減少地下水對電纜設備的不良影響，需要利用探測設備確定地下水位置，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

地下電纜溝埋敷設方式與直埋方式有很高的相似性，兩種電纜敷設技術的主要區別為鎧裝層的安裝方式，地下電纜溝埋中主要對設備的防護措施為金屬支架與鎧裝層結合的方式，對電纜能夠實現雙向保護，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濟開支，增加成本投入，所以從經濟實用的角度上來看，要保證溝深科學合理，在敷設完成后，用電鍍鎧甲層保護，實現配電工程的順利運行。

2.5高處架空敷設

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，一般應用效果較好的橫截面參數范圍為30-35mm2，只有將電纜的敷設橫截面控制在這一數值范圍內，才能保證施工管理技術應用效果良好。架空電纜敷設施工中，要注意對電纜敷設施工的曲線半徑確定，將曲線半徑的參數變化控制在合理范圍內，以此來提高配電工程的科學性。

2.6外圍管理防護

為提高施工過程的安全性，需要在電纜架設時做好專門的防護工作，提高安全管理效果，根據電纜架設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，在電纜內芯處設置保護套，最大程度上排除安全風險。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，要按照工程相關規定進行操作。由于電纜架設時需要應用到鋼架設備，所以很容易在支護周圍形成閉合電路，因此技術人員就需要應用到絕緣設備施工，如果不對絕緣設備采取防護處理，很容易導致渦輪問題出現，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。

結論

經過項目組全體人員的共同努力，電力推進系統電纜的選用及敷設新技術研究圓滿結束，且取得了豐碩的成果，整個項目研發成功后，相關技術可達到行業領先水平。隨著國防工業的發展，電力推進系統在艦船設計中也被廣泛應用，為船廠積累的相關電力推進技術可運用在新型電力推進的艦船設計建造中。

參考文獻：

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