工业用电阻焊机的配电思考

曾小兰

(中建科技集团有限公司，上海 200120)

1 电阻类电焊机配电设计问题

民用建筑设计中，常见的风机、水泵、空调及制冷机组等成套用电设备大多为连续工作制电动机设备，这类电气设备的配电(如开关、电缆的选择等)相对简单，主要依据电气设备额定功率下的计算电流来选择。但在工业厂房类项目中，也存在周期工作制电动机铭牌上所标明的暂载率与实际生产过程中的暂载率不一致的情况，导致设备选型产生误差。

1.1 实例

本项目为某装配式预制构件生产厂房内钢筋开孔网焊接生产线及数控钢筋桁架焊接生产线中使用到的电阻类电焊机设备配电的问题。项目共涉及到两种电阻电焊机的配电，厂家提供的电气设备参数如表1所示。

某钢筋加工设备所需外部条件 表1

表1中所示焊网主机装机功率为6×320kVA,低压侧出线开关需要1 250A，设备侧保护开关需要1 000A，供电电缆要求配置3×240+1×120；桁架筋主机装机功率为4×200kVA,低压侧出线开关需要800A，设备侧保护开关需要630A，供电电缆要求配置3×150+1×70。从上述需求可知，开关整定值过大，不足以保护电缆的过负荷保护，不能保证设备的安全运行。开关整定值过大，在电缆发热量超过导体最大承受值时，不能推动开关热脱扣器迅速动作，容易导致电气火灾的发生。并且厂家设备资料仅提供了设备所需开关、电缆值，并没有提供电焊机工作的暂载率及设备末端电压降的要求，无法验证电气设计结果是否满足生产所需。本项目因前期特殊情况，设备布置在离变电所物理距离约350m的厂房内，此段供电距离较长，需要严格计算电缆压降，确保压降在设备可承受范围内，否则易导致设备无法正常工作。

后经了解现场设备情况，发现设备铭牌上标注的暂载率为20%，依据此数据计算结果显示使用500A的开关及配套的电缆可以保证设备正常工作。但根据厂家此前其他项目厂房的现场经验实际情况，使用500A的开关会造成启动困难，无法满足工程需求。同时厂家要求若设备端电压过低，易导致虚焊情况，所以建议末端电压尽量控制在370V以上。

1.2 电焊机工艺流程

焊网设备共有6个端头，每两个端头为1组，一共3组工作。最大用电量为两组设备的用电量，即2×320kVA，工作电压为三相380V；桁架筋主机有4个端头，2个端头为1组，两组轮换工作，最大用电量就是2个端头的用电量，即2×200kVA。但工作电压为两相，即单相380V。虽然厂家设备铭牌上标注的暂载率为20%，但实际生产情况为每组设备工作0.2s然后换下一组设备，3组设备都工作完后有一个间歇期用于上钢筋的准备工作，1min大概工作25次。因此计算出实际工作周期为0.6s/2.4s，由此可算得暂载率应为25%。

2 电气参数的选择及压降校核

依据以上设备工艺生产情况，本文对2个电阻焊设备断路器及电缆选择提出如下计算过程。

2.1 柔性焊网主机

(1)断路器选择

选择某塑壳开关，热磁脱扣器整定值按5In计，长延时脱扣器整定值为In1=630A，瞬时电磁脱扣器动作电流为Ir3=5In1=5×630A=3 150A，依据配四P1160页公式12.4-4及表12.4-1(详见本文表2)，本次配电设备为电阻焊机，计算系数K=2.2，低压断路器瞬时过电流脱扣器的整定电流In3≥KIe=2.2×972.4=2 140A。由此可知：Ir3=3 150A≥In3，断路器瞬时过电流脱扣器整定值满足电动机启动瞬时启动电流值。

低压断路器瞬时过电流脱扣器用K参考值 表2

(2)电缆压降计算

依据开关长延时脱扣器整定值选择双拼电缆，电缆型号为ZR-YJV-0.6/1kV-2×(3×240+1×120)。经初步估算，变电所低压侧至焊网主机配电柜距离L=350m,依据配四P875页表9.4-19(详见本文表3)，截面积为240mm电缆，cosφ=1.0时导体1A.km的电压损失百分数△Ua%为0.041%/(A.km)。

1kV交联聚乙烯绝缘电力电缆用于三相380V系统的电压降 表3

本次配电选用双拼电缆，电阻为单根电缆的一半，依据配四P865页表9.4-3中三相平衡负荷线路(终端负荷用电流矩IL(A.km)表示，电缆压降△u%=△Ua%IL/2=(0.041×972.4×0.35)/2=7.0%。按低压侧电压为400V计算，电源侧电压为提高了5.0%的电压，设备侧实际电压降为2.0%。

2.2 桁架筋主机

采用上述同样的方法，对桁架筋主机配电计算。

(1)断路器选择

选择某型塑壳开关，热磁脱扣器整定值按5In，长延时脱扣器整定值为In1=630A。瞬时电磁脱扣器动作电流Ir3=5In1=5×630A=3 150A。

依据配四P1160页公式12.4-4计算K=2.2，低压断路器瞬时过电流脱扣器的整定电流Ir3=3 150A≥In3≥KIe=2.2×1 052.6=2 315.72A。

(2)电缆压降计算

依据开关长延时脱扣器整定值选择双拼电缆，电缆型号为ZR-YJV-0.6/1kV-2×(3×240+1×120)。经初步估算，变电所低压侧至桁架筋主机配电柜距离L=250m,依据配四P875页表9.4-19中截面积为240mm电缆，cosφ=1.0时导体1A.km的电压损失百分数△Ua%为0.041%/(A.km)。

本次配电选用双拼电缆，电阻为单根电缆的一半，依据配四P865页表9.4-3中三相平衡负荷线路(终端负荷用电流矩IL(A.km)表示，压降△u%=△Ua%IL/2=(0.041×1052.6×0.25)/2=5.4%。按低压侧电压为400V计算，电源侧电压为提高了5%的电压，设备侧实际电压降为5.4%-5%=0.4%。综上所述，具体计算结果如表4所示。

设备端电压计算结果 表4

需要注意，以上计算为理论数值，设备端电压也为理论值，目前计算结果可以满足设备方对端电压大于370V的要求，实际端电压需待设备安装就位后实测，如实测数据不满足生产要求，需提高设备端电压值，可以考虑在设备处设置稳压装置等方法来解决。

3 结束语