电缆说长道短

电缆的长短，除了成本和敷设施工，还有两个考虑因素。其一是电压降，其二是短路电流。

CCS规定，当电缆在正常工作条件下承载最大电流时，从主配电板或应急配电板的汇流排到任何安装点的电压降，应不超过额定电压的6％。由蓄电池供电，其电压不超过50V者，可增至10％。

电压降的影响，在低压AC220V（110V），以及DC24V电路中，颇受关注。为了减少线路的电压降，可以采取缩短电缆长度、加粗电缆导体截面、升高系统电压、加设变压器等办法。升高系统电压牵涉很多，非到迫不得已，通常不会考虑，艏侧推是一个比较典型的应用例。加设变压器最多的应用，是在较大尺寸（长度）的船的艏部，设置一台例如440V/220V的变压器，用以向船头部分的照明等220V设备供电，而不是直接从（或通过）主配电板的220V馈电屏供电。缩短电缆长度，只能在设备布置、电缆敷设路径上动脑筋。最常见的方法则是加粗电缆导体截面，理论上对船上所有电压等级的设备有效。

电压降导致设备不能正常工作的情况，是必须避免的。

发发曾碰到过一个实例。那是一台伙食吊，由某国外厂家制造。伙食吊安装在舷旁，其控制箱安装在上层建筑壁上，吊上装有手持操纵按钮盒，有固定电缆与控制箱相连。考虑到操作人员的人身安全，这操纵按钮相关的电路，采用24V的线路。

伙食吊安装到船上，需要调试。一按手持操纵起动按钮，伙食吊却不见任何动静。经检查，发现这起动按钮是连接到控制箱里的一个24V继电器，该继电器的一副常开触头控制主管伙食吊马达起动的220V接触器，从而控制马达的起动。这个24V的继电器是个“电流”型的，也即，它的线圈阻抗不大，需要较大的电流，才能驱动继电器工作。现在的问题就在于，由于线路（电缆）的阻抗，相对继电器本身的阻抗，已经足够大，以至于造成了很大的线路电压降，“分配”给继电器的电压，低到不足以维持继电器的正常工作，从而造成了继电器的“罢工”，自然马达也就起动不了了。

如何解决这个问题呢？为了减少线路电压降，在无法更改设备布置位置因而无法减短电缆长度的情况下，能够想到的就是加粗电缆的导体截面。而要加粗电缆的导体截面，无外乎利用电缆原有的备用芯线“双拼”（或“多拼”），或者干脆重敷一根新的较粗的电缆。但是，这是完全不现实的。不说实船上该电缆没有那么多备用芯线，就是有，规范也有规定，“双拼”（或“多拼”）电缆，导体截面必须等于或大于10mm2。现在这根电缆用于控制，最粗也就1.5mm2而已。而且就是船级社网开一面，电缆粗了，接线也成问题。

发发又想回到了“减短电缆长度”上来。想一下，为什么这根电缆电压降那么大？一个是长度长，一个是电流大。电流大与这个“电流”型继电器有关。假如减小这个继电器的电流，自然也能减少电压降。想到这里，发发遂提议，设法在控制箱内加装一个线圈阻抗较大因而小电流的不妨称之为“电压”型的继电器，让它在“电流”继电器与按钮盒之间“转接”。这样，电缆线路电压降降低了，这“电压”继电器应该会正常工作，而“电流”继电器没有长长线路的影响，也不会“罢工”啦。后来想想，这该算作是减短电缆长度方法的变种吧。

众所周知，尽可能减短电缆长度，是最最基本的原则。然而，虽然罕见，设计者偶尔还会涉及相反的课题，即，不得不考虑“加长”电缆。什么情况下呢？担心短路电流过大的情况。

短路电流，是船舶电气的一个非常重要的概念。短路电流计算在船舶电力系统设计中占有非常重要的位置。短路发生时，相关电缆中也会流过短路电流。如果流过的短路电流大于电缆本身所能承受的短路电流限值，电缆将会损坏。

普通船舶上，电站是440V的低压系统，容量不是很大（一般为2,000kW），整体短路电流水平不会很高（最大20~30kA），流经电缆的短路电流也不是很大，电缆的抗短路能力足够。但是，发发遇到过的一条5,688TEU的集装箱船，因电站容量达到9.28MW（11.6MVA），采用的又是低压（440V）系统，其最大短路电流竟达123.09kA。于是，流经相关电缆的短路电流是否会过大，成了不得不考虑的问题。

船上最大短路电流，发生在主配电板主汇流排上。一般计算短路发生后第一个半周时的短路电流。5,688TEU的场合下，经计算，第一个半周为8.33ms，短路电流123.09kA，正是在此时发生的。

短路电流发生在主配电板上时流过相关电缆的短路电流，显然不是最大的。容易看到，若连接在主汇流排的馈电断路器上的馈电电缆的另一端发生短路，流经该电缆的短路电流才是最大的。

另一方面，由于电缆具有电阻和感抗，因而连接在主汇流排馈电断路器上的电缆的另一端发生短路时，流经该电缆的短路电流肯定要比123.09kA小。电缆电阻及感抗越大，则短路电流越小。也即，短路电流与电缆电阻及感抗有关。

决定电缆电阻及感抗的因素是电缆规格（导体截面）及长度。容易想见，对于连接在主汇流排馈电断路器上的各种截面规格的电缆，只要其长度足够，总能做到在其另一端发生短路时，流经电缆的短路电流小于电缆所能承受的短路电流限值。也即，有一个最小电缆长度的概念。

5,688TEU所用的各种规格（截面）电缆的短路电流承受能力如下：

上表为1秒时的短路电流能力。换算到第一个半周（8.33ms）时的（根据公式It＝A/√t），则为：

从上表可知，对于截面大于70mm2的电缆，本船情况下不担心短路电流过大的问题 （大于123.09kA）。对于截面70mm2以内的电缆，经计算，要保证其短路电流均在允许范围内，其最小长度应如下表所示：

也即，只要使连接在主汇流排馈电断路器上的电缆长度大于上表所列值，均可保证电缆不因短路而损坏。

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