CN109782050B - 一种垂直安全滑触线压降的验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了垂直安全滑触线压降的验证方法，用于升船机的安全滑触线选型，该升船机的船厢设有四个驱动单元，每一个驱动单元对应有一根安全滑触线，每一个驱动单元的电源引自相应的安全滑触线；该方法包括如下步骤：计算安全滑触线的压降值△U₁；计算安全滑触线的回路压降比△U₂％；计算安全滑触线的进线电缆压降比△U₃％；计算升船机的船厢电缆最大压降比△U₄％；计算安全滑触线的总压降比△U％，△U％＝△U₂％+△U₃％+△U₄％，查表获取允许的最大压降值U％；判断△U％与U％以及△U₁与目标压降值△U₀的大小：若△U％＜U％，且△U₁＜△U₀，则安全滑触线满足要求，否则，不满足要求。对于不同升船机的安全滑触线选型，均可按照本方法进行验证，计算过程非常简单方便。

Description

一种垂直安全滑触线压降的验证方法

技术领域

本发明涉及滑触线技术领域，具体涉及一种垂直安全滑触线压降验证方法。

背景技术

升船机是为船舶通过航道上集中水位落差而设置的一种“通航建筑物”。由上、下闸首、船厢、支承导向结构和驱动装置等组成。可分为垂直升船机和斜面升船机两大类。以垂直升船机为例，如船舶向上游行驶，首先承船厢停靠在下闸首，船舶由下游航道进入船厢，然后关闭闸首和船厢闸门，泄去厢头门与闸首工作门之间缝隙水，在驱动装置作用下，承船厢随即上升，并停靠在上闸首，待完成承船厢与上闸首拉紧、密封、充缝隙水后，打开船厢与闸首闸门，船舶随即驶进上游航道。等待下行船舶随即可进入船厢，依次上述程序反向操作，船舶即可由上游航道进人下游航道。

船厢滑触线是升船机船厢的主要供电设备，担负着从建筑物到船厢供电的功能，是升船机的动力输送通道，升船机系统中最重要的环节之一。因此，滑触线的选型关系到整个升船机系统能够正常运行。目前还没有比较系统、简单的滑触线选型方法，而且对于一些需要使用超高层垂直滑触线的升船机，现有的滑触线的结构形式并不满足容量大小和安装高度。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种操作简单、方便的垂直安全滑触线压降验证方法。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种垂直安全滑触线压降的验证方法，用于升船机的安全滑触线选型，该升船机的船厢设有四个驱动单元，每一个驱动单元对应有一根安全滑触线，每一个驱动单元的电源引自相应的安全滑触线；

该方法包括如下步骤：

计算安全滑触线的压降值△U₁；

计算安全滑触线的回路压降比△U₂％；

计算安全滑触线的进线电缆压降比△U₃％；

计算升船机的船厢电缆最大压降比△U₄％；

计算安全滑触线的总压降比△U％，△U％＝△U₂％+△U₃％+△U₄％，查表获取允许的最大压降值U％；

判断△U％与U％以及△U₁与目标压降值△U₀的大小：若△U％＜U％，且△U₁＜△U₀，则安全滑触线满足要求，否则，不满足要求。

进一步地，采用驱动单元的主电动机回路正常连续运行方法，计算安全滑触线的压降值△U₁，具体包括如下步骤：

确定主电动机回路的第一计算电流值，主电动机回路的第一计算电流值为一个驱动单元最大额定工作电流I_n；

安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(1)进行计算：

其中，I_js1为主电动机回路的第一计算电流值，I_js1＝I_n，单位为A；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km；cosφ₁为主电动机的功率因数。

进一步地，采用驱动单元的主电动机回路正常连续运行方法，计算安全滑触线的回路压降比△U₂％，具体包括如下步骤：

确定主电动机回路的第二计算电流值，主电动机回路的第二计算电流值为两个驱动单元最大额定工作电流之和I_m；

安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(2)进行计算：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I_js2为主电动机回路的第二计算电流值，I_js＝I_m，单位为A；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km；cosφ₁为主电动机的功率因数。

进一步地，采用驱动单元的主电动机回路按尖峰电流的方法，计算安全滑触线的压降值△U₁，具体包括如下步骤：

根据综合系数法，按照公式(3)计算主电动机回路的第一尖峰电流值：

I_jf1＝K_zI_n+(K_d-1)I_ndmax (3)

其中，I_jf1为主电动机回路的第一尖峰电流，单位为A；K_z为综合系数；I_n为一个驱动单元最大额定工作电流，单位为A；K_d为主电动机的启动电流倍数；I_ndmax为主电动机的额定电流，单位为A；

安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(4)进行计算：

其中，L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km；cosφ₁为主电动机的功率因数。

进一步地，采用驱动单元的主电动机回路按尖峰电流的方法，计算安全滑触线的压降值△U₂％，具体包括如下步骤：

根据综合系数法，按照公式(5)计算主电动机回路的第二尖峰电流值：

I_jf2＝K_zI_m+2(K_d-1)I_ndmax (5)

其中，I_jf2为主电动机回路的第二尖峰电流，单位为A；K_z为综合系数；I_m为两个驱动单元最大额定工作电流之和，单位为A；K_d为主电动机的启动电流倍数；I_ndmax为主电动机的额定电流，单位为A；

安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(6)进行计算：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km；cosφ₁为主电动机的功率因数。

进一步地，按照公式(7)计算安全滑触线的进线电缆压降比△U₃％：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I_m为两个驱动单元最大额定工作电流之和，单位为A；L_js2为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆长度，单位为km；R_ac2为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₂为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆的电抗率，单位为Ω/km；cosφ₁为主电动机的功率因数；n为进线电缆的根数。

进一步地，按照公式(8)计算升船机的船厢电缆最大压降比△U₄％：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I为回路最大工作电流，单位为A；L_js3为回路电缆长度，单位为km；R_ac3为回路电阻率，单位为Ω/km；X₃为回路电抗率，单位为Ω/km；cosφ₂为回路功率因数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明将升船机的安全滑触线的压降验证分成三部分，包括安全滑触线的回路压降比、安全滑触线的进线电缆压降比以及船厢内所有电缆中电缆的最大压降比，分别计算这三部分的压降比，以得到总的压降比，并与允许的最大压降比进行比较，同时还计算安全滑触线的压降值与目标压降值进行比较，二者同时满足要求，才能确定所选的安全滑触线符合要求，对于不同的升船机的安全滑触线选型，均可以按照本方法分成三部分进行验证，计算过程非常简单方便。

附图说明

图1为本发明实施例提供的升船机的布局图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种垂直安全滑触线压降的验证方法，用于升船机的安全滑触线选型，该升船机的船厢设有四个驱动单元，每一个驱动单元对应有一根安全滑触线，每一个驱动单元的电源引自相应的安全滑触线；

该验证方法包括如下步骤：

S1：计算安全滑触线的压降值△U₁；

安全滑触线压降值校验按一回路电源全部最大负荷电流，且按由最远一回电源线路带一个驱动单元的情况。

本实施例给出两种方法计算△U₁，两种方法具体计算过程如下：

第一种方法：

A10：采用驱动单元的主电动机回路正常连续运行方法进行校验；

确定主电动机回路的第一计算电流值，主电动机回路的第一计算电流值为一个驱动单元最大额定工作电流I_n；

A11：安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(1)进行计算：

其中，I_js1为主电动机回路的第一计算电流值，I_js1＝I_n，单位为A；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km，R_ac1和X₁参考厂家资料样本；cosφ₁为主电动机的功率因数，绕线式电动机为0.65～0.7，鼠笼式电动机为0.5。

第二种方法：

B10：采用驱动单元的主电动机回路按尖峰电流的方法(启动时校验)，

根据综合系数法，按照公式(3)计算主电动机回路的第一尖峰电流值：

I_jf1＝K_zI_n+(K_d-1)I_ndmax (3)

其中，I_jf1为主电动机回路的第一尖峰电流，单位为A；K_z为综合系数，通过查《水电站机电设计手册》获取；I_n为一个驱动单元最大额定工作电流，单位为A；K_d为主电动机的启动电流倍数，绕线性电动机一般取值为2；I_ndmax为主电动机的额定电流，单位为A；

B11：安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(4)进行计算：

其中，L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km，R_ac1和X₁参考厂家资料样本；cosφ₁为主电动机的功率因数，绕线式电动机为0.65～0.7，鼠笼式电动机为0.5。

S2：计算安全滑触线的回路压降比△U₂％；

回路压降校验按一回路电源故障，另一回路电源带两个驱动单元的最大额定工作电流之和，且按由最远一回电源线路带两个驱动单元的最严重情况。

本实施例给出两种方法计算△U₂％，两种方法具体计算过程如下：

第一种方法：

A20：采用驱动单元的主电动机回路正常连续运行方法，

确定主电动机回路的第二计算电流值，主电动机回路的第二计算电流值为两个驱动单元最大额定工作电流之和I_m；

A21：安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(2)进行计算：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I_js2为主电动机回路的第二计算电流值，I_js＝I_m，单位为A；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km，R_ac1和X₁参考厂家资料样本；cosφ₁为主电动机的功率因数，绕线式电动机为0.65～0.7，鼠笼式电动机为0.5。

第二种方法：

B20：采用驱动单元的主电动机回路按尖峰电流的方法(启动时校验)，

根据综合系数法，按照公式(5)计算主电动机回路的第二尖峰电流值：

I_jf2＝K_zI_m+2(K_d-1)I_ndmax (5)

其中，I_jf2为主电动机回路的第二尖峰电流，单位为A；K_z为综合系数，通过查《水电站机电设计手册》获取；I_m为两个驱动单元最大额定工作电流之和，单位为A；K_d为主电动机的启动电流倍数，绕线性电动机一般取值为2；I_ndmax为主电动机的额定电流，单位为A；

B21：安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(6)进行计算：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km，R_ac1和X₁参考厂家资料样本；cosφ₁为主电动机的功率因数，绕线式电动机为0.65～0.7，鼠笼式电动机为0.5。

S3：计算安全滑触线的进线电缆压降比△U₃％；

按照公式(7)计算安全滑触线的进线电缆压降比△U₃％：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I_m为两个驱动单元最大额定工作电流之和，单位为A；L_js2为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆长度，单位为km；R_ac2为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₂为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆的电抗率，单位为Ω/km；cosφ₁为主电动机的功率因数；n为进线电缆的根数。

S4：计算升船机的船厢电缆最大压降比△U₄％；

按照公式(8)计算升船机的船厢电缆最大压降比△U₄％：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I为回路最大工作电流，单位为A；L_js3为回路电缆长度，单位为km；R_ac3为回路电阻率，单位为Ω/km；X₃为回路电抗率，单位为Ω/km；cosφ₂为回路功率因数。

S5：计算安全滑触线的总压降比△U％，△U％＝△U₂％+△U₃％+△U₄％，查表获取允许的最大压降值U％；

S6：判断△U％与U％以及△U₁与目标压降值△U₀的大小：若△U％＜U％，且△U₁＜△U₀，则安全滑触线满足要求，可以选择该安全滑触线作为升船机的滑触线，否则，不满足要求，换另一种安全滑触线，按照上述步骤，从S1开始，继续验证。

本实施例将升船机的安全滑触线的压降验证分成三部分，包括安全滑触线的回路压降比、安全滑触线的进线电缆压降比以及船厢内所有电缆中电缆的最大压降比，分别计算这三部分的压降比，以得到总的压降比，并与允许的最大压降比进行比较，同时还计算安全滑触线的压降值与目标压降值进行比较，二者同时满足要求，才能确定所选的安全滑触线符合要求，对于不同的升船机的安全滑触线选型，均可以按照本方法分成三部分进行验证，计算过程非常简单方便。

以下通过一个具体实施例进行详细说明。

参见图1所示，某一水坝的升船机安全滑触线容量达到2000A，且高度达到132米，安全滑触线的选型必须在长度范围内下满足压降要求，设计要求安全滑触线通过升船机驱动机构的启动电流时，安全滑触线的电压降应小于12.5V。

为满足安全滑触线的容量和电压降指标，选取DHHT-2000A安全滑触线，并对其容量及电压降验算如下：

船厢用电电源采用0.4kV低压供电方案。在船厢的4个驱动单元各设置1个电源供电点，共4个电源供电点。每个驱动单元的供电点电源均引自相应0.4kV安全滑触线。

四个驱动单元分别为左上、左下、右上、右下四个，每个驱动单元包括船厢驱动区开关柜、传动装置柜电机、辅机回路柜、液压站电机、厢头动力柜、主电动机。

驱动单元具有三个代表性电机：主电动机、传动装置柜电机和液压站电机；集电器与这三个电机形成三个集电器-电机回路：(1)集电器至船厢驱动区开关柜，船厢驱动区开关柜至厢头动力柜，厢头动力柜至主电动机；(2)集电器至船厢驱动区开关柜，船厢驱动区开关柜至传动装置柜电机；(3)集电器至船厢驱动区开关柜，船厢驱动区开关柜至辅机回路柜，辅机回路柜至液压站电机。

一个驱动单元负载功率总和为P_n＝403.33kW，一个驱动单元最大额定工作电流I_n＝754A，两个驱动单元最大额定工作电流I_m＝1460A。

安全滑触线长度为132m，为降低安全滑触线上的电压降，修改安全滑触线的进线电缆位置，使得安全滑触线的最大通电长度75.5m，该最大通电长度作为安全滑触线的计算长度L_js1，即L_js1＝0.0755km。

第一步：计算安全滑触线的压降值△U₁；

安全滑触线压降校验按一回路电源全部最大负荷电流，且按由最远一回电源线路带一个驱动单元的情况。以下提供两种计算方法：

①方法一：按驱动单元的主电动机回路正常连续运行校验。

A10：第一计算电流I_js1的确定。

主电动机回路的第一计算电流I_js1为一个驱动单元最大额定工作电流I_n，即I_js1＝I_n＝754A。

A11：电压损失计算。

初步考虑安全滑触线按最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式进行校验，并按照公式(1)进行计算：

其中，I_js1为主电动机回路的第一计算电流值，I_js1＝I_n，单位为A；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km，R_ac1和X₁参考厂家资料样本；cosφ₁为主电动机的功率因数，绕线式电动机为0.65～0.7，鼠笼式电动机为0.5，本实施例采用鼠笼式电动机，即cosφ₁＝0.5。

根据初步选择的2000A铜导体安全滑触线，安全滑触线相间间距按120mm考虑。

R_ac1＝0.019(Ω/km)；z＝0.0889(Ω/km)，z为安全滑触线的交流有效阻抗率，单位为Ω/km，参考厂家资料样本。

代入公式得：

②方法二：按驱动单元的主电动机回路(启动时校验)。

驱动单元的主电动机回路按尖峰电流校验压降。

B10：根据综合系数法，按照公式(3)计算主电动机回路的第一尖峰电流值：

I_jf1＝K_zI_n+(K_d-1)I_ndmax (3)

其中，I_jf1为主电动机回路的第一尖峰电流，单位为A；K_z为综合系数，通过查《水电站机电设计手册》获取，本实施例中，K_z＝0.38；I_n为一个驱动单元最大额定工作电流，单位为A；K_d为主电动机的启动电流倍数，绕线性电动机一般取值为2；I_ndmax为主电动机的额定电流，单位为A；

船厢驱动单元的主电动机采用变频软启动装置，启动电流倍数可限制在2倍以内，计算时K_d取值为2，I_ndmax＝550A。

代入公式得I_jf1＝0.38×754+(2-1)×550＝836.5A。

根据尖峰电流I_jf1＝836.5A，初步选择2000A的铝导体安全滑触线，提挂件间距按120mm考虑。

B11：电压损失计算。

初步考虑安全滑触线按最远一回电源线路带两个驱动单元的供电方式进行校验，并按照公式(4)进行计算：

其中，L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km，R_ac1和X₁参考厂家资料样本；cosφ₁为主电动机的功率因数，绕线式电动机为0.65～0.7，鼠笼式电动机为0.5。

根据初步选择2000A的铜导体滑触线，滑触线相间间距按120mm考虑。

R_ac1＝0.019(Ω/km)；z＝0.0889(Ω/km)

代入公式得：

第二步：安全滑触线的回路压降比△U₂％

回路压降校验按一回路电源故障，另一回路电源带两个驱动单元的全部最大负荷电流，且按由最远一回电源线路带两个驱动单元的最严重情况。以下提供两种计算方法：

①方法一：按驱动单元的主电动机回路正常连续运行校验

A20：第二计算电流I_js2的确定。

主电动机回路的第二计算电流值I_js2为两个驱动单元最大额定工作电流之和I_m，即I_js2＝I_m＝1460A

A21：电压损失计算。

初步考虑安全滑触线按最远一回电源线路带两个驱动单元的供电方式进行校验，并按照公式(2)进行计算：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，U_n＝400V；I_js2为主电动机回路的第二计算电流值，I_js＝I_m，单位为A；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km，R_ac1和X₁参考厂家资料样本；cosφ₁为主电动机的功率因数，绕线式电动机为0.65～0.7，鼠笼式电动机为0.5。

根据初步选择2000A的铜导体滑触线，滑触线相间间距按120mm考虑。

R_ac1＝0.019(Ω/km)；z＝0.0889(Ω/km)

代入公式得：

②方法二：按驱动单元的主电动机回路(启动时校验)

驱动单元的主电动机回路按尖峰电流校验压降。

B20：根据综合系数法，按照公式(5)计算主电动机回路的第二尖峰电流值：

I_jf2＝K_zI_m+2(K_d-1)I_ndmax (5)

其中，I_jf2为主电动机回路的第二尖峰电流，单位为A；K_z为综合系数，通过查《水电站机电设计手册》获取，本实施例中，K_z＝0.38；I_m为两个驱动单元最大额定工作电流之和，单位为A；K_d为主电动机的启动电流倍数，绕线性电动机一般取值为2；I_ndmax为主电动机的额定电流，单位为A；

船厢驱动单元的主电动机采用变频软启动装置，启动电流倍数可限制在2倍以内，计算时K_d取值为2，I_ndmax＝550A。

代入公式得I_jf1＝0.38×1460+2×(2-1)×550＝1654.8A。

根据尖峰电流I_jf1＝1654.8A，初步选择2000A的铝导体安全滑触线，提挂件间距按120mm考虑。

B21：电压损失计算

初步考虑安全滑触线按最远一回电源线路带两个驱动单元的供电方式进行校验，并按照公式(6)进行计算：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，U_n＝400V；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km，R_ac1和X₁参考厂家资料样本；cosφ₁为主电动机的功率因数，绕线式电动机为0.65～0.7，鼠笼式电动机为0.5。

根据初步选择2000A的铜导体滑触线，滑触线相间间距按120mm考虑。

R_ac1＝0.019(Ω/km)；z＝0.0889(Ω/km)

代入公式得：

第三步：计算安全滑触线的进线电缆压降比△U₃％。

按照公式(7)计算安全滑触线的进线电缆压降比△U₃％：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I_m为两个驱动单元最大额定工作电流之和，单位为A；L_js2为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆长度，单位为km；R_ac2为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₂为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆的电抗率，单位为Ω/km；cosφ₁为主电动机的功率因数；n为进线电缆的根数。

进线电缆按5根3×240+1×120交联聚乙烯电缆进行校验，n＝5。

并联电路电阻为：R＝R₁×R₂/(R₁+R₂)

因电缆相同，所以R₁＝R₂，所以2根电缆的并联电阻为R＝R₁×R₂/(R₁+R₂)＝R₁/2。

同理，5根相同电缆的并联电阻为R＝R₁/5。

L_js2＝0.2km。

参考多家电缆厂家资料，单根3×240+1×120交联聚乙烯电缆R_ac2≈0.0754(Ω/km)；

单根3×240+1×120交联聚乙烯电缆X₂≈0.077(Ω/km)；

代入公式(7)中得：

第四步：计算升船机的船厢电缆最大压降比△U₄％。

船厢中存在较多电机，主要的电机为主电动机、传动装置柜电机和液压站电机，计算船厢电缆最大压降比，即是计算船厢中从集电器到这三个电机的电缆回路的压降比，这三个压降比中，最大的压降比即为△U₄％。

按照公式(8)计算升船机的船厢电缆最大压降比△U₄％：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I为最大回路工作电流，单位为A；L_js3为回路电缆长度，单位为km；R_ac3为回路电阻率，单位为Ω/km；X₃为回路电抗率，单位为Ω/km；cosφ₃为回路功率因数，cosφ₃取0.87，算得sinφ₃为0.49。

本实施例中，船厢电缆最大压降比△U₄％取自三个集电器-电机回路中压降最大值。具体见下表：

注：以上计算采用的电阻及电抗率为铜的电阻电抗率，计算最大工作电流时采用400V工作电压；集电器到船厢驱动区开关柜是按4根3×240+1×120的电缆校验。

第五步：压降校验结论

①安全滑触线压降校验：

按方法一校验，△U₁＝8.34V<12.5V；按方法二校验，△U₁＝9.26V<12.5V；均能满足设计要求“安全滑触线通过升船机驱动机构的启动电流时，安全滑触线的电压降应小于12.5V”。

②安全滑触线回路压降比计算

方法一：按主电动机回路正常连续运行压降校验压降为4.04％，考虑安全滑触线的进线电缆的压降2.64％，集电器-电机回路的最大电压损失1.65％，总的电压损失为4.04％+2.64％+1.65％＝8.33％。根据《水电站机电设计手册》P440页表11-23，主电动机回路正常连续运行，正常条件下允许电压降低值为8％～10％，事故条件下允许电压降低值为10％～12％。总的电压损失8.33％﹤12％，基本满足电动机回路正常连续运行压降要求。

方法二：按主电动机回路按尖峰电流校验压降为4.58％，考虑滑触线进线电缆的压降2.64％，滑触线集电器-电机回路的最大电压损失1.65％，总的电压损失为4.58％+2.64％+1.65％＝8.87％。根据《水电站机电设计手册》P440页表11-23，主电动机回路(起动时校验)，允许电压降低值为15％(其中主电动机内部电压损失为2％～3％)，《水电站机电设计手册》P475页当尖峰电流时，主电动机在工作范围内任何位置，自供电变压器低压母线至集电器的电压降，不得超过其额定电压的10％～13％。总的电压损失8.87％﹤13％，满足《水电站机电设计手册》规范要求。

安全滑触线压降按正常工况计算，满足设计要求“安全滑触线通过升船机驱动机构的启动电流时，安全滑触线的电压降应小于12.5V”。

安全滑触线回路压降计算按事故工况计算：按一回电源故障，由另一回最远的电源线路带两个厢头的最严重情况校验。升船机正常运行时，两个供电互相备用的厢头，供电是分段一对一供电。根据压降校验结论，升船机船厢供电安全滑触线选用2000A的铜导体单极组合式安全滑触线，供电方式采用单端一点供电方式，无论是按主电动机回路还是尖峰电流，压降均满足《水电站机电设计手册》规范要求。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种垂直安全滑触线压降的验证方法，用于升船机的安全滑触线选型，该升船机的船厢设有四个驱动单元，每一个驱动单元对应有一根安全滑触线，每一个驱动单元的电源引自相应的安全滑触线；

其特征在于，包括如下步骤：

计算安全滑触线的压降值△U₁；

计算安全滑触线的回路压降比△U₂％；

计算安全滑触线的进线电缆压降比△U₃％；

计算升船机的船厢电缆最大压降比△U₄％；

计算安全滑触线的总压降比△U％，△U％＝△U₂％+△U₃％+△U₄％，查表获取允许的最大压降值U％；

判断△U％与U％以及△U₁与目标压降值△U₀的大小：若△U％＜U％，且△U₁＜△U₀，则安全滑触线满足要求，否则，不满足要求；

按照公式(7)计算安全滑触线的进线电缆压降比△U₃％：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I_m为两个驱动单元最大额定工作电流之和，单位为A；L_js2为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆长度，单位为km；R_ac2为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₂为最远一个驱动单元对应的安全滑触线的进线电缆的电抗率，单位为Ω/km；

为主电动机的功率因数；n为进线电缆的根数。

2.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，采用驱动单元的主电动机回路正常连续运行方法，计算安全滑触线的压降值△U₁，具体包括如下步骤：

确定主电动机回路的第一计算电流值，主电动机回路的第一计算电流值为一个驱动单元最大额定工作电流I_n；

安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(1)进行计算：

其中，I_js1为主电动机回路的第一计算电流值，I_js1＝I_n，单位为A；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km；

为主电动机的功率因数。

3.如权利要求2所述的验证方法，其特征在于，采用驱动单元的主电动机回路正常连续运行方法，计算安全滑触线的回路压降比△U₂％，具体包括如下步骤：

确定主电动机回路的第二计算电流值，主电动机回路的第二计算电流值为两个驱动单元最大额定工作电流之和I_m；

安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(2)进行计算：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I_js2为主电动机回路的第二计算电流值，I_js2＝I_m，单位为A；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km；

为主电动机的功率因数。

4.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于：采用驱动单元的主电动机回路按尖峰电流的方法，计算安全滑触线的压降值△U₁，具体包括如下步骤：

根据综合系数法，按照公式(3)计算主电动机回路的第一尖峰电流值：

I_jf1＝K_zI_n+(K_d-1)I_ndmax (3)

其中，I_jf1为主电动机回路的第一尖峰电流，单位为A；K_z为综合系数；I_n为一个驱动单元最大额定工作电流，单位为A；K_d为主电动机的启动电流倍数；I_ndmax为主电动机的额定电流，单位为A；

安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(4)进行计算：

其中，L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km；

为主电动机的功率因数。

5.如权利要求4所述的验证方法，其特征在于：采用驱动单元的主电动机回路按尖峰电流的方法，计算安全滑触线的回路压降比△U₂％，具体包括如下步骤：

根据综合系数法，按照公式(5)计算主电动机回路的第二尖峰电流值：

I_jf2＝K_zI_m+2(K_d-1)I_ndmax (5)

其中，I_jf2为主电动机回路的第二尖峰电流，单位为A；K_z为综合系数；I_m为两个驱动单元最大额定工作电流之和，单位为A；K_d为主电动机的启动电流倍数；I_ndmax为主电动机的额定电流，单位为A；

安全滑触线采用最远一回电源线路带一个驱动单元的供电方式，并按照公式(6)进行计算：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；L_js1为安全滑触线的计算长度，单位为km；R_ac1为安全滑触线的交流有效电阻率，单位为Ω/km；X₁为安全滑触线的电抗率，单位为Ω/km；

为主电动机的功率因数。

6.如权利要求1所述的验证方法，其特征在于，按照公式(8)计算升船机的船厢电缆最大压降比△U₄％：

其中，U_n为安全滑触线的额定电压，单位为V；I为回路最大工作电流，单位为A；L_js3为回路电缆长度，单位为km；R_ac3为回路电阻率，单位为Ω/km；X₃为回路电抗率，单位为Ω/km；

为回路功率因数。

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