淺談全封閉樹脂澆注母線槽在船塢工程中的應(yīng)用

中交天津港灣工程設(shè)計(jì)院有限公司 劉為迅

0 引言

目前，在生產(chǎn)過(guò)程中，船塢工藝設(shè)備以電焊機(jī)類為主，其次是各種吊機(jī)、門機(jī)及泵類。其中，低壓負(fù)荷中，焊機(jī)類用電負(fù)荷約占60%-70%，為主要用電負(fù)荷。焊機(jī)類用電的主要特點(diǎn)為：用電負(fù)荷流動(dòng)性大， 需要系數(shù)、功率因數(shù)偏低，焊機(jī)類用電設(shè)備負(fù)載持續(xù)率低。因此在其供電導(dǎo)體選擇上，全封閉樹脂澆注母線槽較常規(guī)電力電纜更有優(yōu)勢(shì)。以某造船有限公司船塢工程為實(shí)例，淺談一下全封閉樹脂澆注母線的特點(diǎn)及其在船塢中的適用性。

該造船有限公司船塢工程為八萬(wàn)噸級(jí)，主要分為兩部分：船塢及總組平臺(tái)，總共約240臺(tái)各類焊機(jī)及大噸位門機(jī)等用電設(shè)備。按照該船塢區(qū)域管溝或電纜廊道布置，可主要分為四部分回路，分別是船塢北回路、船塢南回路、總組北回路、總組南回路。其中，除總組南回路還包含門機(jī)供電回路外，其他回路主要為焊機(jī)供電回路。

本船塢工程廣泛采用全封閉樹脂澆注母線槽供電，主要為焊機(jī)回路用電，敷設(shè)方式為沿管溝及電纜廊道敷設(shè)。同普通電力電纜相比，全封閉樹脂澆注母線槽主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。

1 母線槽容量大

全封閉樹脂澆注母線槽容量大、最高可達(dá)5000A。因此在船塢工程中，更加適用于焊機(jī)回路電流大、用電負(fù)荷流動(dòng)性大的特點(diǎn)。

以電焊機(jī)船塢南側(cè)回路供電為例：

本工程船塢南側(cè)焊機(jī)共各類焊機(jī)60臺(tái)，共分為15組，每組4臺(tái)每組負(fù)荷為124kVa，總負(fù)荷為1860kVa。采用需要系數(shù)法計(jì)算總回路計(jì)算電流及單組焊機(jī)計(jì)算電流如下：

有功計(jì)算功率(KW)：Pjx=KΣp★Σ（Kx★Ps）

計(jì)算電流(A)：Ijx= Pjx/√3★Ue★ cosФ

上述諸式中：Ps——用電設(shè)備組的設(shè)備功率（KW）

Kx——需要系數(shù)

cosФ——用電設(shè)備的功率因數(shù)

Ue——用電設(shè)備的三相額定線電壓(KV)

根據(jù)船塢焊機(jī)使用工藝，單組焊機(jī)需要系數(shù)Kx取1，整個(gè)回路需要系數(shù)Kx取0.35，因此單組焊機(jī)計(jì)算電流為188A，回路總計(jì)算電流為986A。

采用全封閉樹脂澆注母線槽為整個(gè)電焊機(jī)船塢南側(cè)回路供電，其容量選型為1250A。

若選用常規(guī)四芯電力電纜供電，經(jīng)計(jì)算，以每根電纜負(fù)責(zé)2組焊機(jī)供電，電纜截面為150mm2，整個(gè)船塢南側(cè)共需8根同截面電纜。若采用單芯大截面分支電纜，則需要至少8根630A的單芯電纜，安裝維修比較復(fù)雜，而且相對(duì)來(lái)說(shuō)所占空間較多。船塢工作時(shí)，一般只有35%的焊機(jī)會(huì)同時(shí)工作，但流動(dòng)性較強(qiáng)，極易出現(xiàn)局部區(qū)域焊機(jī)同時(shí)使用的情況，常規(guī)電纜供電將受到限制，但全封閉樹脂澆注母線槽更好地滿足了此類情況的需求。

2 產(chǎn)量體積小

全封閉樹脂澆注母線槽各單元均為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品體積小，采用積木式組裝，安裝、擴(kuò)充容易、快速，節(jié)省空間。系統(tǒng)變更只要拆解重組或增加部份原件即可，重復(fù)使用性高。

船廠船塢由于其加工工藝的需求，決定了該區(qū)域內(nèi)工藝管道密集且種類繁多，其中主要包括水、電、壓縮空氣、氧氣、乙炔、二氧化碳。工藝管道在船塢區(qū)域內(nèi)主要沿管溝、廊道敷設(shè)。其中氧氣、乙炔、電三者之間需要分管溝敷設(shè)，其他管道之間也有相應(yīng)間距要求。因此工藝管道占地面積大，不同工藝管道之間交叉沖突，影響生產(chǎn)工藝布置，增加了船塢區(qū)域?qū)?chǎng)地的需求。

由于全封閉樹脂澆注母線槽體積約為傳統(tǒng)式裝甲型總線體積的 60%,約為傳統(tǒng)電力電纜配線體積的 30%。因此在該船塢工程廣泛采用了全封閉樹脂澆注母線槽后，主管溝截面比采用常規(guī)電力電纜時(shí)減小了40%。而且由于全封閉樹脂澆注母線槽采用積木式組裝，不受彎曲半徑等限制，因此在與其他管道交叉時(shí)更容易避開沖突。

3 安全裕度大，可耐125%負(fù)載連續(xù)2小時(shí)

現(xiàn)在由于造船規(guī)模不斷提高，造船周期不斷縮短，因此在船塢使用過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)了短時(shí)間提高工藝設(shè)備使用率或臨時(shí)增設(shè)工藝設(shè)備的情況，造成了原有供電線路容量偏小，出現(xiàn)臨時(shí)過(guò)載的局面。

若采用常規(guī)電力電纜，其空余容量小，一旦短時(shí)間提高設(shè)備使用率或臨時(shí)增設(shè)工藝設(shè)備，若不增設(shè)相關(guān)線路，仍依托原有電纜，將會(huì)出現(xiàn)過(guò)載、過(guò)熱等現(xiàn)象，導(dǎo)致線路故障，甚至發(fā)生生產(chǎn)事故。即便是采用大截面單芯預(yù)制分支電纜，相應(yīng)電纜所占空間增加，考慮大量電纜散熱的情況

若采用全封閉樹脂澆注母線槽，可預(yù)留的空余容量空間大，而且安全裕度大，在125%負(fù)載仍可以連續(xù)2小時(shí)。因此在局部臨時(shí)增設(shè)工藝設(shè)備時(shí)，不需要對(duì)原有配電回路調(diào)整即可以滿足用電需求，減少了調(diào)整線路的工作量。

4 線路壓降低

由于船廠加工工藝需要大面積的堆場(chǎng)、平臺(tái)、車間，而且船塢區(qū)域工藝設(shè)備的影響，船塢區(qū)域變電所正常只能設(shè)置在船塢區(qū)域的周邊，造成船塢部分的供電電路較長(zhǎng)，電壓降影響較大。

以船塢南側(cè)焊機(jī)組供電為例：

距3#變電所最遠(yuǎn)的兩組焊機(jī)約450米。若采用普通電力電纜供電，即選用YJV-3★150+1★70, 20oC時(shí)導(dǎo)體直流電阻0.206 Ohm/km，最大計(jì)算電流376A，壓降34.9V，壓降率9.18%。

若采用1250A的全封閉樹脂澆注母線槽， 最大計(jì)算電流986A，20oC時(shí)導(dǎo)體直流電阻0.0296 Ohm/km(注：參考DCL型全封閉樹脂澆注母線槽數(shù)據(jù))，在假設(shè)所有負(fù)荷均在末端的情況下，全程壓降13.1V，壓降率3.45%，極大地降低了壓降和線路損耗。

5 耐燃、耐腐蝕、耐水性能佳

在船塢工程中，電纜溝一般貼近工藝管溝，各種工藝管道接口、水電箱就近布置在工藝兩側(cè)，是加工船體過(guò)程中，切割機(jī)、電焊機(jī)等加工工藝設(shè)備在使用的時(shí)候極容易產(chǎn)生火花，一旦氧氣或可燃性氣體遺漏，極容易出現(xiàn)事故。因此對(duì)于該區(qū)域供電導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，耐燃性越佳越好。全封閉樹脂澆注母線槽耐燃性能好，防火特性符合 IEC60331, IEC60332標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，因此比較適合在船塢區(qū)域中使用。

由于場(chǎng)地開闊及地勢(shì)影響，船塢區(qū)域的電纜管溝、廊道極容易進(jìn)水。特別是船塢使用一段時(shí)間后，若排水系統(tǒng)淤積明顯，有可能形成短時(shí)間積水。全封閉樹脂澆注母線槽耐燃性能好，防水特性可符合 IEC60529標(biāo)準(zhǔn) IP68之規(guī)定， 加額定電壓，于水面1M以下連續(xù)浸水，而不發(fā)生短路。而且由于采用環(huán)氧樹脂復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，沒有金屬氧化繡蝕的問(wèn)題。

另外，全封閉樹脂澆注母線槽結(jié)構(gòu)為環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度佳，不易受外力或老鼠等動(dòng)物破壞，免維護(hù)。在船塢區(qū)無(wú)人值守的電纜廊道或管溝內(nèi)也比較適用。

通過(guò)以上實(shí)例分析及比較可得，在船塢區(qū)域內(nèi)，由于工藝設(shè)備供電要求及環(huán)境影響，全封閉樹脂澆注母線槽比普通電力電纜更有優(yōu)勢(shì)：它安裝、維護(hù)方便,所占空間比相應(yīng)普通電力電纜要??；供電性能優(yōu)良，更適合低壓大電流回路及負(fù)荷流動(dòng)性大的回路；其防水、耐燃、防腐能夠充分滿足船塢區(qū)域環(huán)境需求。因此，在船塢工程供電導(dǎo)體選型時(shí)，可根據(jù)全封閉樹脂澆注母線槽特點(diǎn)，在焊機(jī)類供電回路中考慮其應(yīng)用。