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1、(10)申请公布号 CN 103761440 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103761440 A (21)申请号 201410038459.0 (22)申请日 2014.01.27 G06F 19/00(2011.01) (71)申请人 福建省电力勘测设计院 地址 350003 福建省福州市鼓楼区五四路 268 号 (72)发明人 李宁凯 罗湘梅 陈增华 王致珍 刘莹 罗明览 刘勇 (74)专利代理机构 福州展晖专利事务所 ( 普通 合伙 ) 35201 代理人 陈如涛 (54) 发明名称 燃气电厂燃机变频起动器电力电缆截面选择 方法 (57) 摘要 本发明涉及一种用于。
2、燃气电厂静态变频起动 器用电缆的确定技术， 特别是一种燃气电厂燃机 变频起动器电力电缆截面选择方法， 是一种基于 热稳定截面算法选择燃气电厂燃机变频起动器电 力电缆截面的技术， 首先计算静态变频器起动器 起动过程中产生的热量 Q， 然后进一步获得变频 起动器回路电缆导体截面系数 C， 最后根据 Q 和 C 选择在安全可靠前提下最小的变频起动器回路电 缆导体截面 S。本发明可以显著减小静态变频起 动器电力电缆截面， 并具有安全可靠性， 从而在安 全可靠前提下简单、 有效地获取最小的静态变频 起动器电力电缆截面积， 实现充分利用电缆资源、 降低电缆的施工造价， 使得施工更为方便和简单。 (51)I。
3、nt.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103761440 A CN 103761440 A 1/1 页 2 1. 燃气电厂燃机变频起动器电力电缆截面选择方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： 提供数据采集单元以及数据处理单元， 数据采集单元采集并获取变频起动器回路工作 电流 I， 变频起动器起动持续时间 t， 数据处理单元根据采集的电流有效值I和起动持续时间t计算变频起动器起动的热量 Q ： Q=I2t 数据处理单元进一步计算变频起动器回路电缆导体截面系数 ： 其中， 。
4、为计入包含电缆导体充填物热容影响的校正系数 ； J 为热功当量系数 ； q 为电 缆导体的单位体积热容量 （J/cm3） ； 为 20时电缆导体的电阻温度系数 （1/） ； 为 20时电缆导体的电阻系数 （cm2/cm） ； m为变频起动器起动持续时间内电缆导体允 许最高温度 （） ； P为变频起动器起动前的电缆导体最高温度 （） ； k 为电缆芯导体的交 流电阻与直流电阻之比值 ； 最后根据获得的热量Q和变频起动器回路电缆导体截面系数C计算静态变频起动器电 力电缆截面积 S ： 2. 根据权利要求 1 所述的燃气电厂燃机变频起动器电力电缆截面选择方法， 其特征在 于， 变频起动器起动持续时间。
5、内电缆导体允许最高温度m不超过90， 变频起动器起动前 的电缆导体最高温度 P为最高环境运行温度。 3. 根据权利要求 1 所述的燃气电厂燃机变频起动器电力电缆截面选择方法， 其特征在 于， 变频起动器回路工作电流 I 为回路电流有效值。 权 利 要 求 书 CN 103761440 A 2 1/4 页 3 燃气电厂燃机变频起动器电力电缆截面选择方法 技术领域 0001 本发明涉及一种用于燃气电厂静态变频起动器用电缆的确定技术， 特别是一种燃 气电厂燃机变频起动器电力电缆截面选择的数据采集和处理方法。 背景技术 0002 目前燃气电厂大部分采用静态变频起动器 （SFC， 又称 LCI） 进行起。
6、动， 为适应燃气 机组起动特性， 静态变频起动器被设计成变功率式， 在整个起动过程中， 静态变频起动器功 率呈现从低到高然后切除的过程， 功率峰谷差较大且持续时间短 （不考虑起动吹扫， 燃机厂 起动曲线仅约 3 分钟） ； 由于有关电缆规程并未对这种短期载流的电缆选择方法作出规定， 为保险起见和方便计算， 常规设计方法选取静态变频起动器最大功率值对应的最大电流值 进行电力 （动力） 电缆选择， 由于电力电缆额定载流量是基于电缆长期稳定通流并考虑敷设 降容的情况下得出的结论， 因此利用常规方法选择功率峰谷差大且持续时间短的静态变频 起动器电力电缆， 往往导致电缆截面选择过大， 造价较高。 000。
7、3 如果不采用常规方法而按照热平衡物理原理， 应用静态变频起动器起动功率 - 时 间曲线或起动电流 - 时间曲线的积分来进行热平衡计算从而选择电缆， 将会导致计算工作 量大， 且常常由于起动功率 - 时间曲线或起动电流 - 时间曲线不是标准函数曲线而得不出 结果。 0004 另外， 采用常规设计方法选取静态变频起动器最大功率值对应的最大电流值进行 电力 （动力） 电缆选择， 设计后现场施工反映电缆根数较多导致接线、 敷设较为困难， 而且经 过现场起动运行调试后发现电缆温升较低， 证明了常规设计方法选择的电缆不能被充分利 用而造成资源浪费， 说明了常规设计方法有不足之处， 需要改进。 发明内容 。
8、0005 本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够充分利用电缆资源、 造价低、 施工方便、 敷设简单且操作方便的燃气电厂燃机变频起动器电力电缆截面选择方 法。 0006 本发明的目的是通过以下途径来实现的 ： 0007 燃气电厂燃机变频起动器电力电缆截面选择方法， 其要点在于， 包括如下步骤 ： 0008 提供数据采集单元以及数据处理单元， 数据采集单元采集并获取变频起动器回路 工作电流 I， 变频起动器起动持续时间 t， 0009 数据处理单元根据采集的电流有效值I和起动持续时间t计算变频起动器起动的 热量 Q ： 0010 Q=I2t 0011 数据处理单元进一步计算变频起动器。
9、回路电缆导体截面系数 ： 说 明 书 CN 103761440 A 3 2/4 页 4 0012 0013 其中， 为计入包含电缆导体充填物热容影响的校正系数 ； J 为热功当量系数 ； q 为电缆导体的单位体积热容量 （J/cm3） ； 为 20时电缆导体的电阻温度系数 （1/） ； 为 20时电缆导体的电阻系数 （cm2/cm） ； m为变频起动器起动持续时间内电缆导体 允许最高温度 （） ； P为变频起动器起动前的电缆导体最高温度 （） ； k 为电缆芯导体的 交流电阻与直流电阻之比值 ； 0014 最后根据获得的热量Q和变频起动器回路电缆导体截面系数C计算静态变频起动 器电力电缆截面积。
10、 S ： 0015 0016 本发明所述的静态变频起动器电力电缆截面积的选择方法是基于如下原理 ： 0017 在电缆短路时， 由于短路过程时间短， 短路电流在导体上产生的热量来不及向周 围介质散布， 因此耗失的热量基本可以不计， 电缆短路过程基本上是绝热过程， 即短路电流 在导体上产生的热量全部用于使导体温度升高。由此产生了电缆短路热稳定的设计。 0018 在工程实践中， 本发明的发明人经过比较分析， 发现所述的静态变频起动器起动 过程和短路过程相似， 都是电流产生热量短暂积累导致电缆导体温度升高的过程， 只不过 起动时间高于短路时间、 起动电流低于短路电流而已， 但由于起动时间只有短短 3 。
11、分钟左 右， 因此起动过程耗失的热量有限， 也基本上可以忽略不计， 为简化计算， 可以将起动过程 近似看作绝热过程 （即电缆不对外散热， 短时起动过程中电流在电缆导体上产生的热量全 部用来导致电缆导体温度升高） ， 这样一来就可以利用现成的基于相同原理推导出的电缆 短路热稳定截面算法 （基于绝热过程温升原理推导出的计算公式） 作适当简化来计算静态 变频起动器起动过程中电缆累积的热量以及进行绝热过程累积热量导致电缆温升的换算， 从而获得合理的静态变频起动器电力电缆截面， 实现控制电缆温升不超过安全值。 0019 本发明所述方法可以显著减小静态变频起动器电力电缆截面。而且， 该方法忽略 起动过程中。
12、耗失的热量， 可以使得电缆截面计算选择具有一定的安全性。从而在安全可靠 前提下简单、 有效地获取最小的静态变频起动器电力电缆截面积， 实现充分利用电缆资源、 降低电缆的施工难度和造价， 使得施工更为方便和简单。 0020 变频起动器起动持续时间内电缆导体允许最高温度 m不超过 90， 变频起动器 起动前的电缆导体最高温度 P为最高环境运行温度。 0021 由于燃气电厂的变频起动器SFC不属于经常运行负荷， 且运行时间短， 只有3分钟 左右， 不属于持续工作状态， 为充分利用电缆， 可以让变频起动器 SFC 回路电力电缆处于短 时过载状态， 这样回路电缆的短期最高允许温度可以按照短时过载温度考虑。
13、， 即变频起动 器起动持续时间内电缆导体允许最高温度 m不得超过 130， 但为了保险起见， 通常选用 电缆长期最高允许工作温度 90进行计算， 即 m不得超过 90， 这样可以使得电缆截面 计算具有一定的安全性。 0022 由于变频起动器 SFC 不属于经常运行负荷， 因此每次燃机启动前 SFC 基本上都处 于不工作状态， SFC 电缆处于长时间不通流状态， SFC 电缆温度将达到与周围环境温度一 说 明 书 CN 103761440 A 4 3/4 页 5 致， 因此变频起动器起动前的电缆导体最高温度 P将按照最高环境温度考虑， 一般可取 40进行计算， 具体工程也可根据实际环境温度进行考。
14、虑。 0023 变频起动器回路工作电流 I 为回路电流有效值。 0024 静态变频起动器为变功率式， 因此工作电流也是不断变化的， 为方便计算且留有 裕度， 回路电缆工作电流也按照最大工作电流有效值选择， 这样可以使选择的电缆具有一 定的安全性， 在工程领域是允许的。 0025 综上所述， 本发明是一种基于热稳定截面算法选择燃气电厂燃机变频起动器电力 电缆截面的数据处理技术， 可以减小燃气电厂燃机变频起动器电力电缆选择截面， 能有效 减少燃气电厂静态变频起动器电力电缆的根数， 节省电缆采购、 电缆设施及敷设费用， 实现 充分利用电缆资源、 降低电缆的施工和造价， 使得施工更为方便和简单。 具体。
15、实施方式 0026 最佳实施例 ： 0027 燃气电厂燃机变频起动器电力电缆截面选择方法， 包括如下步骤 ： 0028 提供数据采集单元以及数据处理单元， 数据采集单元采集并获取变频起动器回路 工作电流 I， 变频起动器起动持续时间 t， 0029 数据处理单元根据采集的回路工作电流有效值I和起动持续时间t计算变频起动 器起动的热量 Q ： 0030 Q=I2t 0031 数据处理单元根据存储在单元中预先设置的数据， 进一步计算变频起动器回路电 缆导体截面系数 ： 0032 0033 其中， 为计入包含电缆导体充填物热容影响的校正系数， 为提高安全性和简化 计算， 按 1 ； J 为热功当量系。
16、数， 取 1.0 ； q 为电缆导体的单位体积热容量 （J/cm3） ， 铝芯取 2.48， 铜芯取 3.4 ； 为 20时电缆导体的电阻温度系数 （1/） ， 铜芯为 0.00393、 铝芯为0.00403 ； 为20时电缆导体的电阻系数 （cm2/cm） ， 铜芯为0.0184x10-4、 铝芯为 0.031x10-4； m为变频起动器起动持续时间内电缆导体允许最高温度 （） ； P为变频起动 器起动前的电缆导体最高温度 （） ； k 为电缆芯导体的交流电阻与直流电阻之比值 ； 0034 最后根据数据处理单元运算获得的热量 Q 和变频起动器回路电缆导体截面系数 C 计算静态变频起动器电力电。
17、缆截面积 S ： 0035 0036 上述回路电缆允许温度 m和 P的选择 ： m不得超过 90， 这样可以使得电缆 截面计算具有一定的安全性 ； P将按照最高环境温度考虑。 回路电缆工作电流I按照最大 工作电流选择 ； 回路电缆芯导体的交流电阻与直流电阻比值 K 的选择可以参照电缆规程中 规定的 K 值 （查 K 值选择用表 ） 但考虑到不同条件下的 K 值差别不大、 K 取值对整体电缆 截面的影响较小， 因此为简化计算和提高安全性， K 值按照表中对应的 6 35kV 挤塑电缆 说 明 书 CN 103761440 A 5 4/4 页 6 最大值选取， 即 K=1.021。 0037 本发明未述部分与现有技术相同。 说 明 书 CN 103761440 A 6 。