工業(yè)用電阻焊機的配電思考

曾小蘭

(中建科技集團有限公司，上海 200120)

1 電阻類電焊機配電設(shè)計問題

民用建筑設(shè)計中，常見的風(fēng)機、水泵、空調(diào)及制冷機組等成套用電設(shè)備大多為連續(xù)工作制電動機設(shè)備，這類電氣設(shè)備的配電(如開關(guān)、電纜的選擇等)相對簡單，主要依據(jù)電氣設(shè)備額定功率下的計算電流來選擇。但在工業(yè)廠房類項目中，也存在周期工作制電動機銘牌上所標(biāo)明的暫載率與實際生產(chǎn)過程中的暫載率不一致的情況，導(dǎo)致設(shè)備選型產(chǎn)生誤差。

1.1 實例

本項目為某裝配式預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠房內(nèi)鋼筋開孔網(wǎng)焊接生產(chǎn)線及數(shù)控鋼筋桁架焊接生產(chǎn)線中使用到的電阻類電焊機設(shè)備配電的問題。項目共涉及到兩種電阻電焊機的配電，廠家提供的電氣設(shè)備參數(shù)如表1所示。

某鋼筋加工設(shè)備所需外部條件 表1

表1中所示焊網(wǎng)主機裝機功率為6×320kVA,低壓側(cè)出線開關(guān)需要1 250A，設(shè)備側(cè)保護開關(guān)需要1 000A，供電電纜要求配置3×240+1×120；桁架筋主機裝機功率為4×200kVA,低壓側(cè)出線開關(guān)需要800A，設(shè)備側(cè)保護開關(guān)需要630A，供電電纜要求配置3×150+1×70。從上述需求可知，開關(guān)整定值過大，不足以保護電纜的過負(fù)荷保護，不能保證設(shè)備的安全運行。開關(guān)整定值過大，在電纜發(fā)熱量超過導(dǎo)體最大承受值時，不能推動開關(guān)熱脫扣器迅速動作，容易導(dǎo)致電氣火災(zāi)的發(fā)生。并且廠家設(shè)備資料僅提供了設(shè)備所需開關(guān)、電纜值，并沒有提供電焊機工作的暫載率及設(shè)備末端電壓降的要求，無法驗證電氣設(shè)計結(jié)果是否滿足生產(chǎn)所需。本項目因前期特殊情況，設(shè)備布置在離變電所物理距離約350m的廠房內(nèi)，此段供電距離較長，需要嚴(yán)格計算電纜壓降，確保壓降在設(shè)備可承受范圍內(nèi)，否則易導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。

后經(jīng)了解現(xiàn)場設(shè)備情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備銘牌上標(biāo)注的暫載率為20%，依據(jù)此數(shù)據(jù)計算結(jié)果顯示使用500A的開關(guān)及配套的電纜可以保證設(shè)備正常工作。但根據(jù)廠家此前其他項目廠房的現(xiàn)場經(jīng)驗實際情況，使用500A的開關(guān)會造成啟動困難，無法滿足工程需求。同時廠家要求若設(shè)備端電壓過低，易導(dǎo)致虛焊情況，所以建議末端電壓盡量控制在370V以上。

1.2 電焊機工藝流程

焊網(wǎng)設(shè)備共有6個端頭，每兩個端頭為1組，一共3組工作。最大用電量為兩組設(shè)備的用電量，即2×320kVA，工作電壓為三相380V；桁架筋主機有4個端頭，2個端頭為1組，兩組輪換工作，最大用電量就是2個端頭的用電量，即2×200kVA。但工作電壓為兩相，即單相380V。雖然廠家設(shè)備銘牌上標(biāo)注的暫載率為20%，但實際生產(chǎn)情況為每組設(shè)備工作0.2s然后換下一組設(shè)備，3組設(shè)備都工作完后有一個間歇期用于上鋼筋的準(zhǔn)備工作，1min大概工作25次。因此計算出實際工作周期為0.6s/2.4s，由此可算得暫載率應(yīng)為25%。

2 電氣參數(shù)的選擇及壓降校核

依據(jù)以上設(shè)備工藝生產(chǎn)情況，本文對2個電阻焊設(shè)備斷路器及電纜選擇提出如下計算過程。

2.1 柔性焊網(wǎng)主機

(1)斷路器選擇

選擇某塑殼開關(guān)，熱磁脫扣器整定值按5In計，長延時脫扣器整定值為In1=630A，瞬時電磁脫扣器動作電流為Ir3=5In1=5×630A=3 150A，依據(jù)配四P1160頁公式12.4-4及表12.4-1(詳見本文表2)，本次配電設(shè)備為電阻焊機，計算系數(shù)K=2.2，低壓斷路器瞬時過電流脫扣器的整定電流In3≥KIe=2.2×972.4=2 140A。由此可知：Ir3=3 150A≥In3，斷路器瞬時過電流脫扣器整定值滿足電動機啟動瞬時啟動電流值。

低壓斷路器瞬時過電流脫扣器用K參考值 表2

(2)電纜壓降計算

依據(jù)開關(guān)長延時脫扣器整定值選擇雙拼電纜，電纜型號為ZR-YJV-0.6/1kV-2×(3×240+1×120)。經(jīng)初步估算，變電所低壓側(cè)至焊網(wǎng)主機配電柜距離L=350m,依據(jù)配四P875頁表9.4-19(詳見本文表3)，截面積為240mm電纜，cosφ=1.0時導(dǎo)體1A.km的電壓損失百分?jǐn)?shù)△Ua%為0.041%/(A.km)。

1kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜用于三相380V系統(tǒng)的電壓降 表3

本次配電選用雙拼電纜，電阻為單根電纜的一半，依據(jù)配四P865頁表9.4-3中三相平衡負(fù)荷線路(終端負(fù)荷用電流矩IL(A.km)表示，電纜壓降△u%=△Ua%IL/2=(0.041×972.4×0.35)/2=7.0%。按低壓側(cè)電壓為400V計算，電源側(cè)電壓為提高了5.0%的電壓，設(shè)備側(cè)實際電壓降為2.0%。

2.2 桁架筋主機

采用上述同樣的方法，對桁架筋主機配電計算。

(1)斷路器選擇

選擇某型塑殼開關(guān)，熱磁脫扣器整定值按5In，長延時脫扣器整定值為In1=630A。瞬時電磁脫扣器動作電流Ir3=5In1=5×630A=3 150A。

依據(jù)配四P1160頁公式12.4-4計算K=2.2，低壓斷路器瞬時過電流脫扣器的整定電流Ir3=3 150A≥In3≥KIe=2.2×1 052.6=2 315.72A。

(2)電纜壓降計算

依據(jù)開關(guān)長延時脫扣器整定值選擇雙拼電纜，電纜型號為ZR-YJV-0.6/1kV-2×(3×240+1×120)。經(jīng)初步估算，變電所低壓側(cè)至桁架筋主機配電柜距離L=250m,依據(jù)配四P875頁表9.4-19中截面積為240mm電纜，cosφ=1.0時導(dǎo)體1A.km的電壓損失百分?jǐn)?shù)△Ua%為0.041%/(A.km)。

本次配電選用雙拼電纜，電阻為單根電纜的一半，依據(jù)配四P865頁表9.4-3中三相平衡負(fù)荷線路(終端負(fù)荷用電流矩IL(A.km)表示，壓降△u%=△Ua%IL/2=(0.041×1052.6×0.25)/2=5.4%。按低壓側(cè)電壓為400V計算，電源側(cè)電壓為提高了5%的電壓，設(shè)備側(cè)實際電壓降為5.4%-5%=0.4%。綜上所述，具體計算結(jié)果如表4所示。

設(shè)備端電壓計算結(jié)果 表4

需要注意，以上計算為理論數(shù)值，設(shè)備端電壓也為理論值，目前計算結(jié)果可以滿足設(shè)備方對端電壓大于370V的要求，實際端電壓需待設(shè)備安裝就位后實測，如實測數(shù)據(jù)不滿足生產(chǎn)要求，需提高設(shè)備端電壓值，可以考慮在設(shè)備處設(shè)置穩(wěn)壓裝置等方法來解決。

3 結(jié)束語