化工企业低压电动机远距离配电电缆截面选择

2017-09-06黄冉

山东化工 2017年10期

关键词：端电压电力电缆线电压

黄冉

(中海油石化工程有限责任公司，山东济南 250101)

化工企业低压电动机远距离配电电缆截面选择

黄冉

(中海油石化工程有限责任公司，山东济南 250101)

结合某化工企业工程实例，论述了远距离低压三相电动机配电电缆截面选择的一般方法，根据电动机端电压和启动时母线电压进行校验，给出了电缆截面、配电距离与电动机端电压的关系。

化工企业；远距离；电缆截面；电动机端电压

1 工程概况

某化工企业造粒楼装置内有四台低压三相电动机，380V，30kW，二类负荷。电源引自装置外10/0.4kV变配电所0.4kV不同母线段，0.4kV系统主接线为单母线分段，变压器为SCB11-M-2000/10。0.4kV系统接地型式为TN-S，电动机直接启动，短路保护电器采用断路器，配电系统见图1。

图1 低压三相电动机配电系统图

电动机配电电缆截面，一般根据负荷电流选择满足敷设环境条件下的电缆载流量的芯线截面，按照经济电流密度、电压损失进行校验。但由于上述电动机配电距离远，还要考虑电动机端电压和母线电压能否满足电动机启动条件。文章由上述几个方面，对远距离配电线路的电缆进行截面选择，并根据电动机启动端电压对电缆截面进行调整，给出了电缆截面、配电距离与电动机端电压的关系。

2 电力电缆截面选择

用电设备配电电缆选择时，一般根据业主要求和敷设环境条件确定电缆型号，根据负荷电流、经济电流、温升来确定电缆截面，根据电压损失进行校验[1]。

该工程电缆沿变配电所和装置区电缆桥架敷设至用电设备，选择交联聚氯乙烯绝缘电力电缆。

2.1 按负荷电流选择电缆截面

由图1.1，电动机额定电流为55A。根据《工业与民用配电设计手册》第四版表9.3-25,YJV-1kV 3x25+1x16 交联聚氯乙烯绝缘电力电缆载流量为122A，所以YJV-1kV 3x25+1x16即可满足负荷电流要求。

2.2 按温升选择电缆截面

2.3 按经济电流选择电缆截面

该项目处于中电价区域，工作制按一班制考虑，查手册表16.4.2可知YJV-1kV 3x25+1x16 经济电流上限值为57.5A>55A，截面积满足经济电流要求。

3 电力电缆截面按电压损失校验

用电设备正常运行时，三相负荷平衡线路，电压降△u=△uaIL ，根据手册表9.4-19，电力电缆YJV-1kV 3x25+1x16，cosФ=0.9时，电压损失△ua=0.373%/(A·km) ，则四台电动机配电电缆电压损失计算如表1。

表1 电动机配电电缆电压损失

正常运行情况下，电动机端子电压偏差允许值为+ 5% ～ - 5%[2]。从表1可知, P-103,104所选电缆截面不能满足电压损失要求，P-102电压损失虽在极限范围内，谨慎起见，增大这三台电动机电缆截面后电压损失计算如下如下表2。

表2 调整截面后电动机配电电缆电压损失

由表2可知，四台电动机按表2中所选电缆截面均可满足电动机端电压偏差要求。在现场实际调试运行时，远距离低压电动机配电电缆截面虽然满足电压降要求，但有些并不能启动起来，检查发现多数电动机启动时，端电压或者母线电压不能满足启动条件[3-4]。因此，在设计时，对于远距离电动机电缆截面的选择应进一步按电动机启动条件来校验。

4 电力电缆截面按电动机启动条件来校验

电动机启动时在配电系统中要引起电压下降。电动机启动时端子电压应能保证被拖动机械要求的启动转矩，且在配电系统中引起的电压下降不应妨碍其他用电设备工作，即在启动时，配电母线电压相对值至少不低于80%，一般不低于85%[1]。

4.1 电动机启动条件

电动机启动时端子电压应能保证传动机械要求的启动转矩，即：

(1)

其中： ustM——启动时电动机端子电压相对值；MstM——电动机启动转矩相对值； ms——电动机传动机械的静阻转矩相对值。

4.2 电动机启动时端子电压相对值

无限大容量电源系统供电的电动机启动时母线电压ustB和电动机端电压 ustM[1]计算如下：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

其中： Ssc——最小运行方式下系统短路容量，MVA；QL——预接负荷的无功功率，Mvar；uav——系统平均电压，kV；uk%——变压器阻抗电压相对值；X1——线路电抗，对于铜芯线，长度大于150m时，取(0.08+6.1/S)L；S——导线截面积，mm2； L——线路长度，km； kst——电动机启动系数；UrM——电动机额定电压，kV； IrM——电动机额定电流，kA；

对于上述四台电动机，供电系统参数见表3，电动机参数和启动时母线电压和电动机端电压相对值如下表4。