在电力系统中,低压电缆截面的选择是一个至关重要的环节,它直接关系到电力传输的安全性、可靠性以及经济性。合理的电缆截面选择能够确保电力设备稳定运行,减少能量损耗,降低运行成本;而不合理的选择则可能导致电缆过热、绝缘老化加速,甚至引发安全事故。下面我们通过一个具体的案例来详细探讨低压电缆截面选择的过程和方法。
某工厂新建了一个车间,需要为车间内的设备提供电力供应。车间内主要设备包括多台电动机、照明设备以及一些小型的电气控制装置。根据工艺设计要求,这些设备的总计算负荷为Pjs = 300kW,功率因数cosφ = 0.85,供电电压为380V,采用三相四线制供电。电缆敷设方式为直埋,环境温度为30℃。
我们需要根据计算负荷来确定电缆的计算电流。根据公式Ijs = Pjs / (√3 × U × cosφ),其中U为线电压380V,将数据代入可得:Ijs = 300 × 1000 / (√3 × 380 × 0.85) ≈ 537A。
接下来,我们要考虑电缆的长期允许载流量。在选择电缆时,电缆的长期允许载流量应不小于计算电流。我们查阅相关的电缆载流量表,对于直埋敷设、环境温度为30℃的情况,不同截面的电缆有不同的载流量。假设我们初步选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆(YJV)。对于YJV电缆,当电缆截面为150mm²时,其在上述条件下的长期允许载流量约为325A,小于计算电流537A,显然不满足要求;当截面为185mm²时,长期允许载流量约为380A,仍然小于计算电流;当截面为240mm²时,长期允许载流量约为455A,还是不满足;而当截面为300mm²时,长期允许载流量约为520A,接近但仍略小于计算电流;当选择截面为400mm²时,其长期允许载流量约为610A,大于计算电流537A,满足长期允许载流量的要求。
除了长期允许载流量,我们还需要考虑电压损失。电压损失过大可能会影响设备的正常运行。电缆的电压损失与电缆的长度、截面、负载电流等因素有关。假设电缆的敷设长度为L = 100m,根据电压损失计算公式∆U% = (P × L × R0 + Q × L × X0) / (10 × U²)(其中P为有功功率,Q为无功功率,R0为每千米电缆的电阻,X0为每千米电缆的电抗)。对于400mm²的yjv电缆,查得R0 = 0.091Ω/km,X0 = 0.08Ω/km。计算可得无功功率Q = P × tanφ,tanφ = √(1 - cos²φ) / cosφ = √(1 - 0.85²) / 0.85 ≈ 0.62,Q = 300 × 0.62 = 186kvar。将数据代入电压损失公式计算得到电压损失在允许范围内,说明选择400mm²的电缆在电压损失方面也是可行的。
我们还需要考虑电缆的热稳定和动稳定。热稳定是指电缆在短路时能够承受短路电流产生的热量而不损坏。动稳定是指电缆在短路时能够承受短路电流产生的电动力而不发生机械变形。对于该案例,通过相关的热稳定和动稳定校验计算,400mm²的YJV电缆均满足要求。
综上所述,经过对计算电流、长期允许载流量、电压损失、热稳定和动稳定等多方面因素的综合考虑,最终为该车间的低压供电系统选择截面为400mm²的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆(YJV)是合适的。这个案例充分展示了低压电缆截面选择是一个需要综合考虑多个因素的过程,只有全面、细致地进行分析和计算,才能选择出既安全可靠又经济合理的电缆截面,为电力系统的稳定运行提供有力保障。