工業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計問題

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

1.1 實例

本項目為某裝配式預制構件生產廠房內鋼筋開孔網焊接生產線及數控鋼筋桁架焊接生產線中使用到的電阻類電焊機設備配電的問題。項目共涉及到兩種電阻電焊機的配電，廠家提供的電氣設備參數如表1所示。

某鋼筋加工設備所需外部條件 表1

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

后經了解現場設備情況，發現設備銘牌上標注的暫載率為20%，依據此數據計算結果顯示使用500A的開關及配套的電纜可以保證設備正常工作。但根據廠家此前其他項目廠房的現場經驗實際情況，使用500A的開關會造成啟動困難，無法滿足工程需求。同時廠家要求若設備端電壓過低，易導致虛焊情況，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

焊網設備共有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。雖然廠家設備銘牌上標注的暫載率為20%，但實際生產情況為每組設備工作0.2s然后換下一組設備，3組設備都工作完后有一個間歇期用于上鋼筋的準備工作，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為25%。

2 電氣參數的選擇及壓降校核

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

2.1 柔性焊網主機

(1)斷路器選擇

選擇某塑殼開關，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)，本次配電設備為電阻焊機，計算系數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

依據開關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)。經初步估算，變電所低壓側至焊網主機配電柜距離L=350m,依據配四P875頁表9.4-19(詳見本文表3)，截面積為240mm電纜，cosφ=1.0時導體1A.km的電壓損失百分數△Ua%為0.041%/(A.km)。

1kV交聯聚乙烯絕緣電力電纜用于三相380V系統的電壓降 表3

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

依據開關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)。經初步估算，變電所低壓側至桁架筋主機配電柜距離L=250m,依據配四P875頁表9.4-19中截面積為240mm電纜，cosφ=1.0時導體1A.km的電壓損失百分數△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，依據配四P865頁表9.4-3中三相平衡負荷線路(終端負荷用電流矩IL(A.km)表示，壓降△u%=△Ua%IL/2=(0.041×1052.6×0.25)/2=5.4%。按低壓側電壓為400V計算，電源側電壓為提高了5%的電壓，設備側實際電壓降為5.4%-5%=0.4%。綜上所述，具體計算結果如表4所示。

設備端電壓計算結果 表4

需要注意，以上計算為理論數值，設備端電壓也為理論值，目前計算結果可以滿足設備方對端電壓大于370V的要求，實際端電壓需待設備安裝就位后實測，如實測數據不滿足生產要求，需提高設備端電壓值，可以考慮在設備處設置穩壓裝置等方法來解決。

3 結束語