曾小蘭

(中建科技集團(tuán)有限公司，上海 200120)

1 電阻類(lèi)電焊機(jī)配電設(shè)計(jì)問(wèn)題

民用建筑設(shè)計(jì)中，常見(jiàn)的風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)及制冷機(jī)組等成套用電設(shè)備大多為連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)設(shè)備，這類(lèi)電氣設(shè)備的配電(如開(kāi)關(guān)、電纜的選擇等)相對(duì)簡(jiǎn)單，主要依據(jù)電氣設(shè)備額定功率下的計(jì)算電流來(lái)選擇。但在工業(yè)廠房類(lèi)項(xiàng)目中，也存在周期工作制電動(dòng)機(jī)銘牌上所標(biāo)明的暫載率與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(shí)例

本項(xiàng)目為某裝配式預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)鋼筋開(kāi)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(lèi)電焊機(jī)設(shè)備配電的問(wèn)題。項(xiàng)目共涉及到兩種電阻電焊機(jī)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(jī)裝機(jī)功率為6×320kVA,低壓側(cè)出線開(kāi)關(guān)需要1 250A，設(shè)備側(cè)保護(hù)開(kāi)關(guān)需要1 000A，供電電纜要求配置3×240+1×120；桁架筋主機(jī)裝機(jī)功率為4×200kVA,低壓側(cè)出線開(kāi)關(guān)需要800A，設(shè)備側(cè)保護(hù)開(kāi)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(kāi)關(guān)整定值過(guò)大，不足以保護(hù)電纜的過(guò)負(fù)荷保護(hù)，不能保證設(shè)備的安全運(yùn)行。開(kāi)關(guān)整定值過(guò)大，在電纜發(fā)熱量超過(guò)導(dǎo)體最大承受值時(shí)，不能推動(dòng)開(kāi)關(guān)熱脫扣器迅速動(dòng)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(kāi)關(guān)、電纜值，并沒(méi)有提供電焊機(jī)工作的暫載率及設(shè)備末端電壓降的要求，無(wú)法驗(yàn)證電氣設(shè)計(jì)結(jié)果是否滿足生產(chǎn)所需。本項(xiàng)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?jī)?nèi)，此段供電距離較長(zhǎng)，需要嚴(yán)格計(jì)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(wú)法正常工作。

后經(jīng)了解現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算結(jié)果顯示使用500A的開(kāi)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(xiàng)目廠房的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)實(shí)際情況，使用500A的開(kāi)關(guān)會(huì)造成啟動(dòng)困難，無(wú)法滿足工程需求。同時(shí)廠家要求若設(shè)備端電壓過(guò)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(jī)工藝流程

焊網(wǎng)設(shè)備共有6個(gè)端頭，每?jī)蓚€(gè)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(jī)有4個(gè)端頭，2個(gè)端頭為1組，兩組輪換工作，最大用電量就是2個(gè)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(shí)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(gè)間歇期用于上鋼筋的準(zhǔn)備工作，1min大概工作25次。因此計(jì)算出實(shí)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(duì)2個(gè)電阻焊設(shè)備斷路器及電纜選擇提出如下計(jì)算過(guò)程。

2.1 柔性焊網(wǎng)主機(jī)

(1)斷路器選擇

選擇某塑殼開(kāi)關(guān)，熱磁脫扣器整定值按5In計(jì)，長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定值為In1=630A，瞬時(shí)電磁脫扣器動(dòng)作電流為Ir3=5In1=5×630A=3 150A，依據(jù)配四P1160頁(yè)公式12.4-4及表12.4-1(詳見(jiàn)本文表2)，本次配電設(shè)備為電阻焊機(jī)，計(jì)算系數(shù)K=2.2，低壓斷路器瞬時(shí)過(guò)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(shí)過(guò)電流脫扣器整定值滿足電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬時(shí)啟動(dòng)電流值。

低壓斷路器瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器用K參考值 表2

(2)電纜壓降計(jì)算

依據(jù)開(kāi)關(guān)長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定值選擇雙拼電纜，電纜型號(hào)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(jī)配電柜距離L=350m,依據(jù)配四P875頁(yè)表9.4-19(詳見(jiàn)本文表3)，截面積為240mm電纜，cosφ=1.0時(shí)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(yè)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(jì)算，電源側(cè)電壓為提高了5.0%的電壓，設(shè)備側(cè)實(shí)際電壓降為2.0%。

2.2 桁架筋主機(jī)

采用上述同樣的方法，對(duì)桁架筋主機(jī)配電計(jì)算。

(1)斷路器選擇

選擇某型塑殼開(kāi)關(guān)，熱磁脫扣器整定值按5In，長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定值為In1=630A。瞬時(shí)電磁脫扣器動(dòng)作電流Ir3=5In1=5×630A=3 150A。

依據(jù)配四P1160頁(yè)公式12.4-4計(jì)算K=2.2，低壓斷路器瞬時(shí)過(guò)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(jì)算

依據(jù)開(kāi)關(guān)長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定值選擇雙拼電纜，電纜型號(hào)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(jī)配電柜距離L=250m,依據(jù)配四P875頁(yè)表9.4-19中截面積為240mm電纜，cosφ=1.0時(shí)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(yè)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(jì)算，電源側(cè)電壓為提高了5%的電壓，設(shè)備側(cè)實(shí)際電壓降為5.4%-5%=0.4%。綜上所述，具體計(jì)算結(jié)果如表4所示。

設(shè)備端電壓計(jì)算結(jié)果 表4

需要注意，以上計(jì)算為理論數(shù)值，設(shè)備端電壓也為理論值，目前計(jì)算結(jié)果可以滿足設(shè)備方對(duì)端電壓大于370V的要求，實(shí)際端電壓需待設(shè)備安裝就位后實(shí)測(cè)，如實(shí)測(cè)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(lái)解決。

3 結(jié)束語(yǔ)