放射性废物库设计中的长线控制

□李尚武 张 巍 宋晓兰

随着近年来我国经济建设的迅猛发展，核技术已在工业、农业、科研、教学、医疗、石油、地质、水文等各个领域广泛应用。随之而来的是科研、教学、医疗及其它放射性同位素和核技术应用过程中产生的放射性废物不断增加。放射性废物库的建设就显得尤为重要。

一、放射性废物库的作用及构成

(一)放射性废物库的作用。放射性废物库不是一般意义上的库房，它是一个地区性的低水平放射性废物专用贮存库，同时也是可回取的和可周转使用的贮存库，属社会公益性环境保护设施。放射性废物库的主要任务是解决所在省(自治区)各城市科研、教学、医疗及其它放射性同位素和核技术应用过程中产生的固体废物和废放射源的贮存。放射性废物库收贮的放射性废物多为中、低放固体废物，而且以低放固体废物为主。

(二)放射性废物库的构成。库区总平面的特点就是地形复杂、设施布置分散。库区总平面布置根据工艺、运输、防火、安全、卫生、施工、管理等要求，并结合现场用地条件，将库区布置为工作区、监测区和管理办公区:一是工作区，包括废物库、洗车设施，将其布置在一个区域，便于设施之间的联系。二是管理办公区，设有泵房、生活办公综合用房以及配电室。三是监测区，布置在工作区和管理办公区之间，位于厂区中间场地，既能起到监测的作用，又能美化环境，达到生产、生活的和谐统一。放射性废物库项目的主体为放射性废物库，包括:废物贮存坑、大厅、排风机房、卫生出入口、控制室等，并配置相应的工艺设备及车辆。为了安全、有效地贮存核技术应用产生的放射性废物及废放射源，并方便废物的回取和转运，同时考虑到库址的环境特点，放射性废物库采用全地下式库，废物库坑和废源库坑分区建设，库坑、盖板为钢筋混凝土结构。放射性废物由废物库专用运输车辆运输。库区辅助设施主要有:办公生活用房、专用车库、洗车设施、蒸发池、水泵房及水塔、贮水池、室外管线，以及大门、围墙、值班室(门卫用房)、库区及库外道路等设施;设置鱼类监测池、绿化隔离带等。

二、电气控制的特点

为防止入侵者使用悬挂式起重机在库区总配电室废物库动力回路电源出线断路器设电动操作机构，值班人员可在库区监控室控制该路电源的通断。有的废物库比较特殊，只扩建一座库房，现有变配电室与监控室的距离大于新建库房配电室与监控室的距离，那么，选用的控制方式就是在起重机回路设一接触器，采用硬接线方式引至监控室，按钮控制。废物库厂区内库房及各辅助设施分布比较分散，供电距离远、控制线长的问题显得尤为突出。这就使得长线控制计算成为废物库设计的重点，也是废物库设计的难点。

三、长线控制计算

当控制线路很长时，应注意以下几点才能正常工作:

(一)控制导线上最大允许电压降。接触器线圈正常工作的最低电压为额定电压的85%，考虑网络的电压波动10%，则控制导线的电压降不应大于5%。

对于交流电源，单根导线的允许长度Lyun 为

式中Ue——线圈额定电压，V;ΔUSL——控制导线上的电压降，%;RSL——控制线中单根导线每1km 的电阻，Ω/km;Pjs——接通时接触器线圈的额定功率，VA;cosφj——接通时接触器线圈的功率因数。

(二)线路电容对交流接触器工作的影响。带有电位差

的电缆芯线间类似一个电容。在控制电缆中，两芯电缆的芯线间的电容量约为0．3μF/km;三芯电缆中的两芯具有相同的电势，第三芯对这两芯的电容量约为0．6μF/km。导线的临界长度:

式中:Le——导线的临界长度，m;PH——线圈的吸持功率，W;Ue——线圈额定电压，V。

下面就以西北某库为例，对长线控制计算来校验设计是否合理。废物库配电室位于库房的东侧，监控室位于库房的西侧，两者相距约为580m。现有变配电室与监控室的距离大于库房配电室与监控室的距离。根据上文所述，废物库的吊车电源需在监控室进行控制，选用的控制方式就是在起重机回路设一接触器，在监控室采用按钮控制。

首先采用LC1 -25 型接触器，PH=7W，cosφj=0．75，Pjs=70VA。采用铠装2．5mm2的控制导线，RSL=7．98Ω/km。控制导线上的电压降取最大允许压降ΔUSL=5%。

此时单根导线的允许长度Lyun 由公式(1)可算出:

导线的临界长度Le由公式(2)可算出

此时的单根导线的允许长度Lyun 远远超过我们所需要的580m，但是导线的临界长度Le 差得很远。由公式(2)可以看出，导线的临界长度Le 只与接触器的吸持功率有关。因此，要想提高Le，只能选用线圈的吸持功率(PH)大的接触器。

现将接触器换为LC1 -40 型，PH=26W，COSφj=0．75，Pjs=245VA;其它参数不变。此时单根导线的允许长度Lyun为:

导线的临界长度Le 为

此时Lyun ＞580m、Le ＞580m，此时满足控制要求。

根据计算公式(1)、(2)，在220V 时，对1．5mm2、2．5mm2、4mm2控制线分别与LC1 -25 型、LC1 -40 型接触器配合时进行长线控制计算，计算结果见表1。

表1 不同导线截面配合不同型号接触器时的单根导线的允许长度、导线的临界长度对照表

四、结语

通过长线控制计算，可以得出结论:一是当控制电压为交流220V、采用小接触器(≤25A，25A 及以下的接触器PH、Pjs、COSφj等参数相同)时，控制电缆最大长度不应超过240m。二是从压降角度考虑，当接触器一定时，改变控制电缆的截面，可以改变单根导线的允许长度;对于同一根控制电缆来说，使用较大的接触器使单根导线的允许长度变小。三是从线路电容角度考虑，使用较大的接触器可以使导线的临界长度值也较大。四是从经济技术指标考虑，可以采用较低的控制电压。较低的控制电压可以使导线临界电容和导线长度相应增加。在大型接触器上使用低控制电压比较经济，但有时带来长线控制中线路压降过大的矛盾，当出现这一情形时应作综合权衡。

［1］ 中国航空工业规划研究设计院组编．工业与民用配电设计手册［M］．北京:中国电力出版社，2005，第3 版

［2］ 钢铁企业电力设计手册［M］．北京:冶金工业出版社，2007