直流電力線選型方法的探討

1、直流電力線選型方法的探討出處/作者:石江宏 加入時(shí)間:2005-4-26 9:58:22本文從系統(tǒng)的角度出發(fā)，針對(duì)電力線選型存在的問題，結(jié)合工程設(shè)計(jì)的具體特點(diǎn)，提出一種直流電務(wù)線 選型的新方法，并借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行直流電力線的優(yōu)選。最后給出設(shè)計(jì)實(shí)例及計(jì)算結(jié)果。關(guān)鍍?cè)~直流電力線曲線擬合電源設(shè)備一、引言在通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)中，直流供電回路電力線的選擇是非常重要的一環(huán)，通常人們采用固定分配 壓降法、電流矩法、最小金屈用量法來進(jìn)行計(jì)算。這三種方法在工程計(jì)算上各有特色：固定分配壓降法計(jì)算量 小，但精確性差；最小金屬用量法精確性高，但計(jì)算量大；電流炬法計(jì)算量及精確性介于二者之間。這三種方 法的一個(gè)共同算

2、法特點(diǎn)就是先確定圧降而后計(jì)算電力線截面積，最后根據(jù)電力線可能承擔(dān)的最大電流，并對(duì)照 電力線容許載流量在敷設(shè)條件下的修正值，來確定實(shí)際工程電務(wù)線的線型。根據(jù)這一共同算法特點(diǎn)，從逆向思 維的角度出發(fā)，并結(jié)合實(shí)際工程設(shè)計(jì)，本文提出一種新的計(jì)算方法。該方法的算法特點(diǎn)是上述三種方法共同算 法特點(diǎn)的一個(gè)逆過程，但卻更容易用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)直流電力線的自動(dòng)選型。該方法的主要思想為：根據(jù)各種電 力線標(biāo)稱截而積及設(shè)計(jì)中實(shí)際電流量，計(jì)算出各種截而積（包括并接使用的截而積）電力線的壓降及容許最大 的載流量，用這兩組結(jié)果一同進(jìn)行判斷，縮小選擇范用，最后根據(jù)最小金屬用量的準(zhǔn)則，并結(jié)合工程實(shí)際情況, 從各種組合中選出報(bào)優(yōu)的一

3、組線型。二、電力線選型的計(jì)算方法根據(jù)歐姆定律，直流供電回路中，菜段電力線匕的直流壓降為式屮：u一電力線上的壓降（v）1一一流過電力線的電流（a）r電力線的直流電阻（q）p電力線的電阻率（q.mm'/m）l電力線的長(zhǎng)度（ni）s電力線的截而而積（mmj）在通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)中，直流供電回路的總壓降au總可表示為式中：au.電池到通信設(shè)備全程中各壓降段的電壓值(v)si電力線的截而積(mm2)從式(2)中可以看出，ail和,都是未知數(shù)，只要確定其中一個(gè)值就可以算出另-個(gè)值；傳統(tǒng)的方法都 是先計(jì)算值，然后計(jì)算出，值，并檢驗(yàn)瓦合理性。本文是借助計(jì)算機(jī)，將各壓降段上所有可供選擇的電力 線(

4、含并接)的壓降都計(jì)算出來，按如下約束條件來篩選出符合條件的電力線。約束條件為式中：i'電力線允許的最大載流量(a)直流供電回路所允許的最大全程壓降(v)c 一一允許的最大全程壓降的安全冗余(v),取0. iv0.2v山一一蓄電池到直流屏段的線纜壓降(v)需要說明的是,電力線的標(biāo)稱截面積有:10、16、25、35、50、70、95、120、150, 185、200、240、250、 300mm214種，由上述14種電纜并接而得到的常用截面積還有:370 (2x185)、400 (2x200)、480 (2x240)、 500 (2x250)、600 (2x300)、720 (3x240)

5、、750 (3x250)、800 (4x200)、900 (3x300) 960 (4x240)、 1000 (4x250)、1200 (4x300)、1250 (5x250)、1500 (5x300)、1800mm2 (6x300mm2)。此外，式(3) 中的約束條件uk1是工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出的結(jié)果，主要是為了在計(jì)算機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)圧降分配時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)蓄電池 到直流屏段的線纜壓降風(fēng)偏大，而肖流屏后的線纜壓降偏小的諸況(該諸況會(huì)出現(xiàn)在直流屏后線纜的電流矩大 于簫電池到宜流屛段線纜的電流矩時(shí))，這會(huì)給今后的擴(kuò)容工程的電力線選擇帶來很大麻煩。經(jīng)上述三個(gè)約束 條件篩選后，可供選擇的線纜組合己人人減少了，根據(jù)

6、式(4)計(jì)算出各組合的金屈用量，選取金屬用量最少 的-組合即為較理想的電力線選配結(jié)果。這種用離散的數(shù)據(jù)來計(jì)算最小金屬用量，與傳統(tǒng)的利用連續(xù)函數(shù)求導(dǎo)來計(jì)算最小金屬用量相比，不僅方便編程，而且計(jì)算量也小。式中：m金屬用量（kg）lt電力線的長(zhǎng)度（mm）d金屬的密度（kg / mm ）從實(shí)際應(yīng)用這個(gè)角度出發(fā)，并非金屬用戢最小的就一定是最佳的選配方案，所以在選配直流電力線時(shí)除應(yīng)該考慮施工及備料的方便程度等因素外，還應(yīng)遵循如下原則： 在金屬用量差不太大的情況下，盡量減少選配直流電力線的種類。 選易購(gòu)買的銅接線端子。常見的dt系列銅接線端子的型號(hào)有：dt-10、16、25、35、50、70、95、120、

7、150、185、240、300、40013 種。 若廠家配有通信設(shè)備專用配電柜和直流電力線，則工程設(shè)計(jì)吋應(yīng)預(yù)留0. 5v0. 7v的壓降給專用配電柜 后的電力線。總之，上述計(jì)算方法的特點(diǎn)在于直接利用標(biāo)稱截而積值（包括并接）進(jìn)行計(jì)算，以最小金屬用量等原則作為判決條件，對(duì)各段壓降進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，方便了計(jì)算機(jī)查找和選擇。程序流程圖見圖1。三、電力線載流量的計(jì)算從式(3)可以看出，i'的確定是非常重要的,它直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)選擇的正確性。i'的計(jì)算主要包含以 下兩個(gè)方面的問題：(1) 各標(biāo)稱截面積的電力線所對(duì)應(yīng)的載流量的計(jì)算。(2) 并接使用電力線的載流呈的計(jì)算。對(duì)于第一個(gè)問題，根據(jù)廠家捉

8、供的一些標(biāo)稱截面積電力線的載流呈數(shù)據(jù)，采用曲線擬合的方法，用公式表 示出載流戢1'和截面積s的關(guān)系，具體算法過程可參閱參考文獻(xiàn)2的笫九草。圖2給出了根據(jù)廠家提供的載 流量數(shù)據(jù)（35°c）繪出的散點(diǎn)分布關(guān)系曲線；圖3是用回歸分析法擬合出的曲線；圖4是兩曲線的比較圖。擬 合曲線的方程式為為了保證設(shè)計(jì)的安全性，還必須對(duì)式（5）進(jìn)行調(diào)整，以確保計(jì)算出的電力線載流量有一定的安全冗余。 可將式（5）變?yōu)槭街校簁,安全系數(shù)（0.75vk】vl）對(duì)于第二個(gè)問題，借助計(jì)算機(jī)可以非常方便地計(jì)算出并聯(lián)使用電力線的載流呈，共計(jì)算公式只需對(duì)式（6） 做進(jìn)一步調(diào)整。式中:k2并列敷設(shè)情況下的溫度校正系數(shù)

9、x一一單根電力線的截而積（mn?）n一一并聯(lián)的電力線數(shù)采用式（7）就可以較好地解決有關(guān)電力線載流量的計(jì)算問題。當(dāng)然，不用illi線擬合的方法而采用數(shù)據(jù)査 詢的方式，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度修正，也可以方便地解決載流量的計(jì)算問題。四、實(shí)例某站程控交換設(shè)備電源設(shè)計(jì)接線如圖5所示。近期通信負(fù)荷1833a,設(shè)通信設(shè)備（1）為配電柜，其木期負(fù) 荷為400a,到直流屏的距離為3伽，通信設(shè)備（2）為配電柜，其本期負(fù)荷為400a,到直流屏的距離j為30m, 蓄電池到直流屏的距離為15m。直流屏壓降取0.5 v：配電柜后壓降取0. 7v,其中配電柜壓降0. 2v,留出 0.5v壓降用于配電柜后設(shè)備電力線的壓降；允許的最大全程壓降為3. 2v,允許的最大全程壓降的安全冗余為 0. 2v。解：輸入上述已知數(shù)據(jù)，可計(jì)算岀各種電力線的線路壓降及載流量，并根據(jù)式（3）的約束條件，可以 算出符合條件的各壓降段的線纜類型，共中符合條件的電池到直流屏的線纜類型冇：1000、1200、1250、1500 和1800mm2。根據(jù)式（4）計(jì)算金屬用量，得出的結(jié)果是：電池到直流屏選用ix300mm2線纜，其它選用2x240m