整車廠焊裝車間配電系統(tǒng)方案淺析

魏 然

四川中漢太陽(yáng)能電力有限公司，四川 成都 610041

我國(guó)汽車業(yè)產(chǎn)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì)，2010年全年累計(jì)產(chǎn)銷超過(guò)1800萬(wàn)輛，刷新全球歷史紀(jì)錄。我國(guó)汽車制造廠，特別是轎車生產(chǎn)基地的規(guī)模產(chǎn)能也越來(lái)越大，近幾年新建的生產(chǎn)基地產(chǎn)能都在10萬(wàn)輛/年以上，制造工藝也越來(lái)越先進(jìn)，同時(shí)對(duì)四大工藝的配電要求也越來(lái)越高。四大工藝中尤以焊裝工藝對(duì)配電要求特別高，不僅因?yàn)楹秆b工藝好壞直接影響整車的結(jié)構(gòu)及質(zhì)量，而且焊裝車間的負(fù)荷特殊性會(huì)對(duì)電網(wǎng)及相關(guān)設(shè)備造成較大影響。如不能合理設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)，將會(huì)出現(xiàn)變壓器負(fù)荷率低、對(duì)電網(wǎng)沖擊大、影響其他設(shè)備正常工作、補(bǔ)償無(wú)法正確投切等較嚴(yán)重問(wèn)題。作為曾經(jīng)全程經(jīng)歷過(guò)一個(gè)產(chǎn)能在10萬(wàn)輛/年的汽車生產(chǎn)基地從設(shè)計(jì)、施工到調(diào)試、達(dá)產(chǎn)全過(guò)程的汽車廠技術(shù)人員，將一些做法和改進(jìn)方法介紹如下供參考。

首先我們了解一下焊裝車間易出現(xiàn)的問(wèn)題的原因。

1 負(fù)荷組成及特性

焊裝車間工藝設(shè)備負(fù)荷的80%以上焊機(jī)，包括懸掛式點(diǎn)焊機(jī)、凸焊機(jī)等，其中90%左右的懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，這類點(diǎn)焊機(jī)單機(jī)容量一般在160kVA到260kVA之間，單機(jī)容量大，且數(shù)量較多，一般配置200多臺(tái)。電壓是單相380V，功率因數(shù)0.6，其為電抗器感性負(fù)荷，點(diǎn)焊機(jī)最大焊接電流均在30kA，工作時(shí)間僅有50ms～200ms。是典型的非線性沖擊性負(fù)荷，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波及無(wú)功功率。

焊裝車間其它負(fù)荷由減速電機(jī)、焊接機(jī)器人、CO2保護(hù)焊機(jī)、控制系統(tǒng)、三坐標(biāo)、涂膠機(jī)、打碼機(jī)等工藝設(shè)備及空調(diào)、照明等公用設(shè)備組成。而這些負(fù)荷又較易受到電網(wǎng)質(zhì)量的影響。由于點(diǎn)焊機(jī)焊接時(shí)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變，會(huì)對(duì)以上設(shè)備造成較大影響，小則停機(jī)、停線、影響設(shè)備壽命，大則誤動(dòng)作造成事故。

2 無(wú)功補(bǔ)償投切方式

由于焊裝車間的大部分負(fù)荷由點(diǎn)焊機(jī)組成，為單相（380V）負(fù)荷，具有變化快、強(qiáng)沖擊、不對(duì)稱、諧波大的特點(diǎn)。傳統(tǒng)補(bǔ)償采用對(duì)稱補(bǔ)償?shù)姆绞剑▓D1），即三相同時(shí)投切、同時(shí)補(bǔ)償，而焊接負(fù)荷每一相需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率不同，這樣勢(shì)必造成某一相補(bǔ)償量不足或者某一相過(guò)補(bǔ)償。此外傳統(tǒng)補(bǔ)償采用接觸器投切電容器，動(dòng)作速度慢，像點(diǎn)焊機(jī)一般工作過(guò)程在50ms～200ms，當(dāng)補(bǔ)償器檢測(cè)出要投切的電容器數(shù)量時(shí)，接觸器還未動(dòng)作，點(diǎn)焊機(jī)已結(jié)束工作，造成補(bǔ)償裝置投切不準(zhǔn)確。

接觸器投入過(guò)程中，電容器的初始電壓為零，觸點(diǎn)閉合瞬間，絕大多數(shù)情況下電網(wǎng)電壓不為零、有時(shí)可能處在高峰值，（極少為0），因而產(chǎn)生非常大的電流，也就是常說(shuō)的合閘涌流。雖然采用串接電抗器可控制涌流在額定電流的20倍以內(nèi)，但仍影響電容器和接觸器的使用壽命，而且對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，影響其它設(shè)備的正常工作。

綜上原因，點(diǎn)焊機(jī)是焊裝車間影響電網(wǎng)質(zhì)量最大因素。如何將其影響減少到最小，結(jié)合本人在實(shí)際工程中采取的辦法，將采取的措施總結(jié)如下：

圖2

1）車間變電所設(shè)置在負(fù)荷中心

將車間變電所設(shè)計(jì)成二層變壓器平臺(tái)，設(shè)置在與負(fù)荷中較近的位置。這樣設(shè)計(jì)不僅可以減少配電線路電壓損失，還能節(jié)約成本。

2）點(diǎn)焊機(jī)負(fù)荷與其他負(fù)荷分用不同的變壓器供電

根據(jù)容量大小配置2～3臺(tái)電力變壓器專門為點(diǎn)焊機(jī)負(fù)荷供電，而其他的負(fù)荷也用1臺(tái)專用變壓器供電，正常情況下變壓器均獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾。避免點(diǎn)焊機(jī)焊接時(shí)產(chǎn)生的電網(wǎng)波動(dòng)和諧波影響其他設(shè)備運(yùn)行。

3）采用插接式母線槽配電

因焊裝車間工位較多，點(diǎn)焊機(jī)數(shù)量眾多，如用電纜配電不僅走線繁瑣配置很多配電柜，而且面臨降容、動(dòng)、熱穩(wěn)定、及高維護(hù)成本等諸多問(wèn)題。故采用插接式母線槽配電，在離負(fù)荷較近處用插接開(kāi)關(guān)箱和電纜接入負(fù)荷。應(yīng)該注意的是插接母線槽內(nèi)矩形銅排應(yīng)垂直放置，否則影響其動(dòng)穩(wěn)定性。

4）各焊線由不同母線槽分別供電

焊裝車間一般是由主焊線、左、右側(cè)圍線、前、后地板線、門蓋區(qū)等焊線組成，為避免焊線間的相互影響，并方便維護(hù)，用不同母線槽向各焊線分別供電。

5）點(diǎn)焊機(jī)安裝時(shí)應(yīng)注意三相平衡

點(diǎn)焊機(jī)為單相380V負(fù)荷，接于三相電源的其中兩相，如安裝點(diǎn)焊機(jī)分配不合理，會(huì)因三相不平衡而出現(xiàn)零序電流。故應(yīng)結(jié)合工藝流程要求，合理安裝點(diǎn)焊機(jī)。

6）采用TSC動(dòng)態(tài)不對(duì)稱補(bǔ)償

點(diǎn)焊機(jī)等非對(duì)稱負(fù)荷采用采用TSC動(dòng)態(tài)不對(duì)稱補(bǔ)償（圖2），其它負(fù)荷用對(duì)稱補(bǔ)償。

焊接負(fù)荷應(yīng)當(dāng)使用三相不對(duì)稱補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)補(bǔ)償器。TSC的可控硅動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器可采用三相獨(dú)立控制技術(shù)，分相檢測(cè)、補(bǔ)償，電容器為特制單相電容。當(dāng)點(diǎn)焊機(jī)一旦工作，控制器同步進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)分析，分別確定連接各單相電源上的點(diǎn)焊機(jī)所需的無(wú)功功率，并與設(shè)定的目標(biāo)值比較，在小于20ms內(nèi)投切對(duì)應(yīng)在各相上的不同容量的電容器組，從而及時(shí)補(bǔ)償無(wú)功功率。

無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的響應(yīng)時(shí)間，是補(bǔ)償裝置最重要的指標(biāo)之一。 TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的響應(yīng)時(shí)間從網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)、運(yùn)算（控時(shí)效果比全部包裹更明顯。用該方法進(jìn)行加固的柱體不僅可以提高柱體的承載力，而且可以提高柱體的延性，該項(xiàng)工藝在地震多災(zāi)地區(qū)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

3 加固的施工技術(shù)要點(diǎn)

1）做好施工前的準(zhǔn)備工作，施工前對(duì)所要加固的建筑物進(jìn)行研究分析計(jì)算等，如加固的層數(shù)，構(gòu)件的特點(diǎn)，配備相應(yīng)的設(shè)備，以保證施工的順利進(jìn)行；

2）對(duì)加固部位進(jìn)行必要的處理，保證加固的效果。如對(duì)混凝土部位進(jìn)行消光打磨等，在潮濕的施工環(huán)境下，對(duì)加固的部位進(jìn)行干燥處理，去除表面灰塵；

3）在粘貼碳纖維布時(shí)不忘進(jìn)行刷底層樹(shù)脂，這可以有效的使碳纖維布和混凝土構(gòu)件密切粘和，刷樹(shù)脂要均勻、有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，以使它們共同作用加固構(gòu)件。底層樹(shù)脂應(yīng)該均勻、全面；

4）粘貼碳纖維布時(shí)用專門的粘貼工具進(jìn)行施工，為防止粘貼的過(guò)程中出現(xiàn)氣泡影響粘貼效果，可用浸潤(rùn)的樹(shù)脂進(jìn)行抹平，擠出其中的氣泡，把碳纖維布粘貼平順，擠出其中的氣泡，如果需要粘貼多層碳纖維布，重復(fù)上述操作，最后覆上聚醋薄膜；

5）對(duì)粘貼后的碳纖維布表面進(jìn)行適當(dāng)處理，待樹(shù)脂固凝固之后，可在碳纖維布的表面刷一層防火漆或防曬漆，增強(qiáng)粘和的持久性，防止樹(shù)脂的老化脫落。

4 碳纖維棒材加固橋梁結(jié)構(gòu)的一般方法

碳纖維棒材由于其自身特性，它的加固補(bǔ)強(qiáng)作用主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)，受彎構(gòu)件的正截面承載力的補(bǔ)強(qiáng)，截面的承剪的加強(qiáng)，斜截面承載力進(jìn)行加強(qiáng)。

4.1 正截面承載力加強(qiáng)

用碳纖維棒材進(jìn)行構(gòu)件加固時(shí)方式有很多種，對(duì)構(gòu)件正截面承載力進(jìn)行加強(qiáng)時(shí)時(shí)宜采用采用植筋的方式進(jìn)行，當(dāng)正截面抗彎能力不能滿足需要時(shí)要先進(jìn)行處理后方可加固。

4.2 斜截面抗彎和截面承剪加強(qiáng)

用碳纖維棒材進(jìn)行斜截面抗彎和截面承剪加強(qiáng)時(shí)一般也采用植筋的方式進(jìn)行，加固方式可參照?qǐng)D2所示步驟，在梁的側(cè)表面和梁體內(nèi)的主拉應(yīng)力跡線一致的地方，鑿出溝槽，放人碳纖維棒材，然后用環(huán)氧樹(shù)脂混凝土封閉。

5 結(jié)論

運(yùn)用碳纖維對(duì)建筑物進(jìn)行加固，無(wú)論是片材還是棒材都有十分顯著的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，相比于其它加固方式是一種值得廣泛應(yīng)用的新技術(shù)。

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