某湿法冶金生产车间低压配电系统设计改进

周栋梁

(白银有色非金属材料有限公司， 甘肃 白银 730900)

电力节能

某湿法冶金生产车间低压配电系统设计改进

周栋梁

(白银有色非金属材料有限公司， 甘肃 白银 730900)

针对某湿法冶金生产车间低压配电系统的现状，制定了根据生产环境选择电缆桥架等常规电气设备及材料、利用原有梁柱等结构件作为电缆桥架支撑的设计改进方案，通过灵活应用规范，解决了生产实际问题。

设备腐蚀； 电力电缆； 低压配电系统； 电缆桥架

1 某湿法冶金生产车间原供电系统概况

1.1 原供电系统设计

(1)供电方式：低压配电主要采用一级放射式配电方式；部分小容量的用电负荷采用链式配电、现场设配电箱的方式配电，车间内设内附式变配电室。

(2)线路敷设：中压电源自厂区配电室,由室外电缆桥架沿厂区原有桁架架空敷设至内附式变电所外墙后，利用电缆支架引入室内,经电缆支架上绝缘子引至变压器一次侧母线。配电电缆沿配电室内电缆沟敷设，引出配电室沿电缆桥架(CT)敷设，出桥架的电缆穿钢管保护后，沿钢楼板、柱明设(CLE)敷设至设备。电缆穿钢管到配电箱时局部穿金属电线保护套管，金属电线保护套管和钢管采用金属电线保护套管的标准连接器连接。

1.2 原供电系统存在的主要问题

原供电系统是1996年在原基础上进行局部改造而成，多年来受药剂腐蚀的影响，很多设施和设备元器件存在不同程度的破损，多数已无法使用。二级配电柜、按钮控制盘电缆桥架、动力电缆、控制电缆多年来没有进行过大修，安全性能极差，现有的设备设施已到了大修高峰期，近年来故障频发，如不及时改造，将严重影响生产和技术指标的完成，同时高故障率也增加了维修人员的劳动强度。

车间供配电系统近年来故障频发，已严重影响产量和技术指标的完成，影响安全生产。2010年8月由于厂房漏雨曾造成系统全部停车长达14 h；因系统低压室电缆老化，电缆沟内电缆敷设密度过大，导致电缆散热不良，绝缘受损后短路着火，造成系统2005～2012年非计划停车100 h。通过对车间低压配电系统调查，存在的主要问题为：

(1)设备装备水平低，属于高耗能设备且维修备件成本高。

(2)设备元件老化，电缆绝缘部分破损，故障频发。

(3)电器元件过时，采购困难。

(4)电缆桥架腐蚀非常严重，大多地方都已坍塌，动力电缆及控制电缆现用皮带或绑线绑扎悬挂，还有部分电缆被结成硬块的矿浆埋住，部分损坏的电缆桥架拆除后,电缆只靠焊接的角铁悬挂，漏电现象时有发生，易造成岗位人员触电，无法保证职工的安全。

(5)低压配电室低压进线柜、母联柜、电容补偿柜采用的DW10- 2500/3型框架式断路器属于淘汰产品，电动操作机构损坏，保护功能不完善，备件无法采购。

(6)同步电动机励磁柜故障率高，调试困难，对生产影响大。

2 改造方案

为了确保车间设施的稳定运行，对以上设施进行大修，具体改造内容为:

(1)现有二级配电方式不做变动，更换二级配电箱共38面。

(2)电缆及桥架全部拆除更换，电缆桥架利用原有梁、柱、墙体作为基础支撑，选用槽钢做立柱，托臂用角钢制作，焊接在立柱上。

(3)按钮控制盘全部拆除，更换为按钮控制箱，并采用槽钢焊接成门形支架。

3 桥架选择

3.1 材质选择

车间作业环境为强腐蚀性，故采用玻璃钢桥架。玻璃钢桥架由玻璃纤维增强塑料和阻燃剂及其它材料组成，通过复合模压料加夹不锈钢屏蔽网压制而成。由于所选材料具有较低的导热系数及含阻燃剂使产品不仅具有耐火隔热性、自熄性，而且具有很高的耐腐蚀性，同时还具有强度高、重量轻、结构合理、造价低、寿命长、防腐性强、施工简单、配线灵活、安装标准等优点，本生产作业区选用此桥架符合使用环境要求。

3.2 桥架宽度选择

《民用建筑电气设计规范》规定，根据电缆截面技术参数选择桥架宽度及高度，所选电缆参数如表1(因电缆在桥架上并排敷设，会降低电缆的载流量，按设计规范，选择电缆时，载流量比设备需求电流提高了20%)。

表1 电缆参数

桥架宽度：

b=n1(d1+k1)+n2(d2+k2)+n3(d3+k3)+……

(1)

d1,d2,d3,d4,…为电缆直径；

n1,n2,n3,n4,…为相应电缆直径的根数；

k1,k2,k3,k4,…为相应电缆间距。

代入表1数据，得：

b=n1(d1+k1)+n2(d2+k2)+n3(d3+k3)+……
=7×(62+62/4)+1×(39.42+39.42/4)+21×
(15.28+15.28/4)+2×(19.39+19.39/4)+
1×(22.54+22.54/4)+11×(24.39+
24.39/4)+3×(15.28+15.28/4)=1 462 mm

选择宽度400 mm，高度150 mm的桥架，每个桥架摆放两层电缆，安装两层桥架，可摆放宽度1 600 mm，大于1 462 mm,满足需求。

两层桥架的总横截面积：s=400×150×2=120 000 mm2。

电缆的总截面积：

sn=n1×s1+n2×s2+n3×s3+……

(2)

n1,n2,n3,…为相应电缆直径的根数。

s1,s2,s3,…为相应电缆的截面积。

代入表1数据，则：

sn=7×3.14×(62/2)2+3.14×(39.42/2)2+
21×3.14×(15.28/2)2+2×3.14×(19.39/2)2+
3.14× (22.54/2)2+11×3.14×(24.39/2)2+
3×3.14×(15.28/2)2=32 867 mm2

所选电缆桥架的填充率为sn/s=32 867/120 000=27.39%

为了满足电力电缆敷设在桥架上的散热需求，按设计规范，电缆桥架的填充率要小于40%，所选电缆桥架也满足敷设电缆的散热需求。

3.3 桥架荷载计算

G=n1q1+n2q2+n3q3+n4q4+……

(3)

q1,q2,q3,…为电缆每单位长的重量；

n1,n2,n3,n4,…为相应电缆直径的根数。

则

G=n1q1+n2q2+n3q3+n4q4+……
=7×10.64+1×4.41+21×0.26+2×0.72+
1×1.07+11×1.36+3×0.34=102.84 kg/m

查桥架手册，宽度400 mm,高度150 mm的桥架，不同跨距下最大允许均布(h=150，支撑间距为2 m时)荷载为201 kg/m大于102.84 kg/m，满足荷载要求。

3.4 桥架安装及注意事项

因原有生产车间配置了许多具有腐蚀性液体的管道，安装过程尽量避免在其下方或上方平行安装。当无法避免时，间距应不小于500 mm，且其间应用防腐隔板隔开。穿墙安装时，采用密封装置，从室内穿墙至室外时，在墙的外侧采取防雨措施。与热力管道平行架设时，热力管道有保温层时间距不小于500 mm，无保温层时不小于1 000 mm。

本次改造桥架安装方式主要采取楼板、梁下吊装,室内墙壁、柱壁上的侧装，水平、垂直敷设。

梁下吊装是在钢梁上焊接固定。支架间距2 m，支架及承载电气设备的构架和金属外壳均可靠接地，具体安装见图1。

图1 梁下吊装示意图

室内墙壁、柱壁上的侧装采用槽钢膨胀螺栓固定方式。支架间距2 m，支架及承载电气设备的构架和金属外壳均可靠接地，具体安装见图2。

图2 室内墙壁、柱壁侧装示意图

4 电缆安装

因该工程为改造工程，土建部分已经施工完毕，现场尺寸明确，没有变动的可能，破损电缆全部更换，电缆自配电室电缆沟引出后全部沿桥架敷设，电缆主要敷设于配电室电缆沟内，见图3。

图3 电缆安装平面图

5 结束语

本项目自2012年5月开始设计，到2013年12月竣工验收,现投入正常生产,至今运行情况良好,尤其现在检修过程中,节省人力﹑物力。消除了现场不安全隐患，给员工创造了一个安全、可靠、放心的工作环境，确保了车间的安全生产。

[1] 中国建筑标准设计研究院. 民用建筑电气设计规范[M]. 北京：中国计划出版社， 2008.

[2] 戴瑜兴，黄铁兵，梁志超. 建筑电气设计手册(第2版)[M]. 北京：中国建筑工业出版社,2007.

[3] 任元会.工业与民用配电设计手册(第3版)[M]. 北京： 中国电力出版社,2012.

Improvement Design of Low-voltage Distribution System in a Hydrometallurgical Production Workshop

ZHOU Dong-liang

Aim at the existing circumstances of low voltage distribution system in a hydrometallurgical production workshop, an improvement design is developed by selecting cable tray and other conventional electrical equipment and materials in accordance with the production environment, and using the original beams and other structural parts as cable support, and through the flexible application of norms to solve the existed problems in production.

equipment corrosion; electric cable; low-voltage distribution system; cable tray

2014-04-16

周栋梁(1968—)，男，甘肃榆中人，大学本科，电气工程师，主要从事电气技术管理工作。

TM266.2

B

1008-5122(2014)06-0042-03