路恩勇

(濱化集團(tuán)股份有限公司，山東 濱州 256619)

電壓降與電纜截面積及長(zhǎng)度的關(guān)系

路恩勇

(濱化集團(tuán)股份有限公司，山東 濱州 256619)

電動(dòng)機(jī)；啟動(dòng)；電壓降；允許值

計(jì)算了某變電站電纜的電壓降，并在設(shè)定的截面積下推導(dǎo)出將電壓降控制在允許值范圍內(nèi)的電纜最大長(zhǎng)度。

電纜通過(guò)電流時(shí)，因?yàn)殡娎|的電阻和電抗的作用而產(chǎn)生電壓降，從而造成電纜首端與尾端的電壓不同。電壓降的大小與電纜的長(zhǎng)度及截面積等參數(shù)有關(guān)?，F(xiàn)以某變電站為例進(jìn)行計(jì)算。

1 基本公式

該變電站的電氣參數(shù)為：干式變壓器容量為2 MV·A，變化比例為10 kV/0.4 kV；變壓器的負(fù)載率為50%，負(fù)載的功率因數(shù)為0.8；變壓器阻抗電壓為6%，高壓側(cè)短路容量為100 MV·A；電動(dòng)機(jī)功率315 kW、額定電壓0.38 kV、額定電流0.565 kA，啟動(dòng)電流為額定電流的6倍；電纜截面積為555 mm2(3根185 mm2電纜并聯(lián))、長(zhǎng)度為100 m。

(1)電纜的電抗(電網(wǎng)頻率為50 Hz)[1]。

X1=(0.07+5/S)l。

(1)

其中：X1表示電纜的電抗，Ω；S表示電纜的截面積，mm2；l表示電纜的長(zhǎng)度，km。

(2)低壓母線短路容量[2]。

(2)

其中：Skm表示低壓母線短路容量，MV·A；SrT表示變壓器額定容量，MV·A；xT表示變壓器阻抗電壓比，%；Sk表示變壓器高壓側(cè)短路容量，MV·A。

(3)電動(dòng)機(jī)額定啟動(dòng)容量。

(3)

其中：SstM表示電動(dòng)機(jī)額定啟動(dòng)容量，MV·A；Kst表示啟動(dòng)電流倍數(shù)；Urm表示電動(dòng)機(jī)額定電壓，kV；Irm表示電動(dòng)機(jī)額定電流，kA。

(4)啟動(dòng)回路的額定輸入容量。

(4)

其中：Sst表示啟動(dòng)回路的額定輸入容量，MV·A；Um表示母線標(biāo)稱(chēng)電壓，kV。

(5)母線電壓相對(duì)值。

(5)

其中：ustm表示母線電壓相對(duì)值；Skm表示低壓母線短路容量，MV·A；Qfh表示已接負(fù)荷的無(wú)功功率，Mvar。

(6)電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值。

其中：ustM表示電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值。

(6)

2 母線電壓降的計(jì)算

2.1 計(jì)算電纜的電抗

電網(wǎng)頻率為50 Hz,根據(jù)式(1)可得：

X1=(0.07+5/S)l=(0.07+5÷555)×0.1=

0.007 9(Ω)。

2.2 計(jì)算低壓母線短路容量

根據(jù)式(2)可得：

2.3 計(jì)算電動(dòng)機(jī)額定啟動(dòng)容量

根據(jù)式(3)可得：

2.23(MV·A)。

2.4 計(jì)算啟動(dòng)回路的額定輸入容量

根據(jù)式(4)可得：

2.5 計(jì)算已接負(fù)荷的無(wú)功功率

功率因數(shù)為0.8，根據(jù)三角函數(shù)公式即可得已接負(fù)荷的無(wú)功功率：

2.6 計(jì)算母線電壓相對(duì)值

根據(jù)式(5)可得：

2.7 計(jì)算電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值

根據(jù)式(6)可得：

92.8%×0.892 4=82.8%。

通過(guò)以上計(jì)算可知，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，母線電壓相對(duì)值為92.8%，電壓降相對(duì)值為7.2%，不會(huì)對(duì)其他用電設(shè)備造成較大影響。

電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值為82.8%，電壓降相對(duì)值為17.2%，已經(jīng)超出15%。

3 允許的最大電纜長(zhǎng)度計(jì)算

根據(jù)電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值的要求，倒推出電纜的最大允許長(zhǎng)度。

3.1 計(jì)算啟動(dòng)回路的額定輸入容量

根據(jù)式(5)、式(6)可得：

(100-15)%，

解得：Sst=2.047(MV·A)。

3.2 計(jì)算電纜的電抗

根據(jù)式(4)可得：

解得：X1=0.005 8(Ω)。

3.3 計(jì)算允許的最大電纜長(zhǎng)度

根據(jù)式(1)可得：

解得：l=0.073(km)=73 m。

4 變壓器高壓側(cè)短路容量對(duì)壓降的影響

從式(2)、(5)可見(jiàn)：變壓器高壓側(cè)短路容量越大，啟動(dòng)壓降越小。假定變壓器高壓側(cè)短路容量為200 MV·A，其他參數(shù)不變，重復(fù)第2條的計(jì)算過(guò)程，可解得：ustM=83.5%，比變壓器高壓側(cè)短路容量為100 MV·A時(shí)提高83.5%-82.8%=0.7%，效果不明顯。從式5還可見(jiàn)：變壓器負(fù)載率對(duì)啟動(dòng)壓降的影響與變壓器高壓側(cè)短路容量對(duì)壓降的影響等同。

5 導(dǎo)線截面積對(duì)壓降的影響

從式(1)、(4)可見(jiàn)：導(dǎo)線截面積越大，啟動(dòng)壓降越小。假定導(dǎo)線截面積為1 110 mm2，其他參數(shù)不變，重復(fù)第2條的計(jì)算過(guò)程，可解得：ustM=83.2%，比導(dǎo)線截面積為555 mm2時(shí)提高83.2%-82.8%=0.4%，效果不明顯。

6 結(jié)語(yǔ)

電纜長(zhǎng)度對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)壓降的影響最大；電纜截面積對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行也有影響，但截面積增大到一定程度后，再增大時(shí)的效果就不明顯了；電網(wǎng)的其他參數(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)壓降也有影響。以上給出了一定條件下電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)壓降的計(jì)算方法。如果條件改變了，只須改變相應(yīng)參數(shù)的數(shù)值，就可算出結(jié)果。

[1] 陳廷鏢，陸乃城，王敏杰.鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996：262，278.

[2] 任元會(huì)，卞鎧生，姚家祎.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].3版.北京：中國(guó)電力出版社，2005：270.

[編輯：費(fèi)紅麗]

The relationship between voltage drop and cable’s cross-sectional area and length

LUEnyong
(Befar Group Co., Ltd., Binzhou 256619, China)

motor; start-up; voltage drop; allowable value

The voltage drop of cable at a substation was calculated. The maximum length of the cable with set cross-sectional area was derived in order to control the voltage drop in allowable range.

路恩勇(1975—),男，工程師，1998年畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)電氣技術(shù)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任濱化集團(tuán)有限責(zé)任公司電器車(chē)間副主任，先后獲得2005年濱化集團(tuán)有限責(zé)任公司“有突出貢獻(xiàn)先進(jìn)個(gè)人”、2009年“濱化集團(tuán)有限責(zé)任公司第七批有突出貢獻(xiàn)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員”稱(chēng)號(hào)，撰寫(xiě)的《污水處理三芯變壓器的選用》榮獲“濱化集團(tuán)有限責(zé)任公司2005年度優(yōu)秀科研成果獎(jiǎng)”。

2016-08-28

TM46

B

1008-133X(2017)04-0004-02