冷水机组动力线的匹配

特灵空调系统（中国）有限公司 张凯

[摘要]

作为中央空调系统的核心设备，电制冷冷水机组在工程应用中最为流行，使用也最为成熟，但在项目的具体设计和实施过程中，特别是大项目，由于冷水机组的装机容量通常比较大，而目前针对冷水机组的动力电源的匹配，国内还缺少比较明确的设计指导，对于设计单位，甲方，总包以及设备供应商而言，这是一个大家都会涉及但比较难确认的问题。

本文根据实际工程项目和相关规范，对冷水机组的动力线配置进行探讨，从而明确配置冷水机组动力线的主要原则，以避免冷水机组运行故障。

[关键词] 电制冷 冷水机组 动力线

1． 现状

冷水机组冷量的选择通常根据空调设计负荷，同时使用系数，冷损失，备用量和设备出力修正等因素为依据，从而确定适合的产品。由于目前市场上电制冷冷水机组的型式较多，有离心式，螺杆式，涡旋式，活塞式，而不同的产品效率不同，能耗也有较大的差别，特定项目的具体要求也不尽相同，虽然380V/3P/50Hz的机组应用比较广泛，对于一些单机容量比较大的项目，采用6kV/3P/50Hz或10kV/3P/50Hz机组的情况也不鲜见。

对于设备供应商而言，在提供产品的同时，很重要的一项任务就是配合设计单位电气工程师的工作，同时结合特定的产品为甲方，施工方等相关人员提供涉及冷水机组的电气咨询服务。

2． 动力线接头

出于成本因素，现在越来越多项目中希望采用铝接头作为冷水机组的动力线接头，这种想法很好，虽然铝的导电性非常出色，但结论通常是否定的，美国UL（Underwriter Laboratories Inc.- 美国保险商实验室，是一个独立，非营利的为公共安全做试验的专业机构，也是最有权威的全球从事安全试验和鉴定的较大的民间机构，主要从事产品安全认证和安全证明业务）标准就明确说明不得使用铝接头，虽然国内大都不一定会依照这个UL标准执行，但以上问题值得重视。采用铝接头可能产生以下问题： 2.1 电偶腐蚀

通常在有一定湿度的空气当中，铜和铝接触的部分容易发生电偶腐蚀。也就是通常所说的电池反应，所以，在这个电解过程中会导致铝的分解并在表面产生腐蚀。 2.2 氧化层

使用铝接头的另外一个问题是接触不良。由于铝表面非常容易氧化，所以在初始安装的过程要求比较严格。此外，考虑到冷塑加工和热膨胀因素，铝接头在使用中要求进行严格的周期性维护和检查。因为铝表面氧化层的电阻阻值很高，如果要使用铝做为连接，必须将除去氧化层方可使用。

2.3 连接失效

使用铝作为连接的时候，不仅连接部分的要求较高，一般难以达到要求之外，更因为铝的弹性系数比铜低，延展性也较差，在受压面受力变形之后，松开过的接头再次安装就存在问题，要求定期维护和检查的目的就在于要确保良好的连接。

更为关键的是，铝和铜的膨胀系数差别较大，同样的温差下铝会比铜多膨胀36%的体积，因此在端子和接头处发生较大的温度变化后，铝接头和铜线缆之间就会产生一个间隙，导致连接失效。 2.4 接线问题

由于铝的导电能力是铜的60%，在同样的电流情况下，铝线缆的线径比铜线缆要大得多，因此不得不考虑接线端子的接线问题。

3． RLA和FLA

RLA （Rated Load Amps-额定负载电流）通常指机组的额定电流，对应于特定的产品型号（一般参照产品的选型结果），该参数指冷水机组在制冷工况满负荷状态时的输入电流。FLA（Full Load Amps-满负载电流）则为负载（一般为电机）在满载运行情况时的电流值，用来代表最大运行电流的规定值。额定电流（RLA）总是小于或等于电机的满载电流（FLA），在冷水机组应用当中，因为机组的设计原因，电机通常不会运行在这个负载。因此，选择线径可基于机组铭牌上的RLA电流，根据RLA确定隔离开关，电流断路器，以及启动柜的相关参数。电气工程师要求按照电机的FLA设计也是合理的，这样会有更大的安全余量。事实上冷水机组一般都单独设置了电流过载保护，以限制机组在RLA以上运行，因此，按照RLA设计线径通常可以节省一定的费用，在此建议综合考虑冷水机组的设计和电气工程师的想法。

4． 动力线的设计原则

为避免冷水机组的运行故障，根据实践经验，动力线的设计一般会遵循以下原则： 4.1 总体原则

1) 三相电每相线的线径和长度须保持一致，防止相间不平衡。

2) 如果三相电每相的进线包含两个或者更多的导线，每根导线都要相同，防止过热。

4.2 启动柜进线要求

1) 接入启动柜的导线必须是铜质的。 2) 接入启动柜的导线必须是三的倍数。

4.3 压缩机进线要求

1) 接入电机的导线必须是铜线。

2) 采用直接启动，初级阻抗，自耦降压的启动柜，导线数量必须是三的倍数。

3) 采用星三角，固态启动的启动柜，导线数量必须是六的倍数。

5． 动力线径的匹配

线径的选择最常用的是采用的NEC（National Electric Code-美国国家电气规范）标准[1]。决定线径的有很多因素，包括电流负荷，负荷类型，电压，导线的温度极限和触点的数量等。为简化选择线径的问题，NEC标准提供了以下表格供工程人员参考，使用者只需对照表格，根据机组的RLA确定适合的最小线径和导线数量的组合（已包含安全系数）。

表一 应用0~2000V，75°C等级

75°C

最大额定电流 RLA / A

铜 单线 一管 一管 两管 三管 两管 四管 五管 六管 线径

三线 六线 三线 三线 六线 三线 三线 三线

mm2

8.4 40 --- --- --- --- --- --- --- 13.3 52 --- --- --- --- --- --- --- 21.2 68 --- --- --- --- --- --- --- 26.7 80 --- --- --- --- --- --- --- 33.6 92 --- --- --- --- --- --- --- 42.4 104 --- --- --- --- --- --- --- 53.5 120 192 240 360 384 480 600 720 67.4 140 224 280 420 448 560 700 840 85.0 160 256 320 480 512 640 800 960 107.2 184 294 368 552 588 736 920 1104 126.7 204 326 408 612 652 816 1020 1244 152.0 228 364 456 684 729 912 1140 1368 177.4 248 396 496 744 793 992 1240 1488 202.7 268 428 536 804 857 1072 1340 1608 253.4 304 486 608 912 972 1216 1520 1824 304.0 336 537 672 1008 1075 1344 1680 2016 以上单线截面积（平方毫米）均根据英制标准对应而来，故存在小数部分，这些数据只需对应国内市场上的线径，满足即可。对于目前10kV和6kV等中压的情况，由于本身电压高，机组电流通常很低，线径的问题不是很突出。这里就不熬述了。

例如：某厂家样本一台机组，380V/3Ph/50Hz，冷量1000ton（即3516kW），输入功率624kW，额定电流1063A，根据上述原则，如下四种配线均可：

1． 可采用两管六线，单线线径304mm2； 2． 可采用四管三线，单线线径203mm2； 3． 可采用五管三线，单线线径152mm2；

4． 可采用六管三线，单线线径107.2mm2。

某项目采用该机组，起初设计采用五管三线，单线240mm2，发现电机接线柜空间不足，无法继续安装，后来采纳第二种方法配线做了改动，目前已经运行三年，情况良好，非常稳定。

参考文献

[1] 2002 National Electric Code 出版年份 2002年 Table 310