冷軋廠新建罩式退火生產(chǎn)線，項(xiàng)目的平面布置如圖 1 所示。

原有中間庫(kù) /?跨電源取自 1#低壓配電中心，新建罩式退火生產(chǎn)線廠房（含中間庫(kù) /?跨的擴(kuò)建部分）及起重機(jī)電源取自新建 2#低壓配電中心。

1 冷軋廠中間庫(kù)

1.1 中間庫(kù)廠房

冷軋廠中間庫(kù)詳細(xì)布置見(jiàn)圖 2（云線范圍內(nèi)為增建部分）。原有庫(kù)房范圍為 /?、①～?軸線部分。建筑軸線面積為 6237m2，跨內(nèi)布置有鞍座。

1.2 中間庫(kù)起重機(jī)及供電

為滿足工藝需求，中間庫(kù)原配置有三臺(tái)起重機(jī) Z1#～Z3#，具體參數(shù)如表 1 所示。

所有起重機(jī)的主卷電機(jī)均采用 YZP 系列起重及冶金用變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，它適用于驅(qū)動(dòng)各種型式的起重機(jī)械及其他類(lèi)似設(shè)備；具有寬廣的調(diào)速范圍、較大的過(guò)載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度。所有電機(jī)均采用變頻器控制。

起重機(jī)通過(guò)安全滑觸線供電：電源取自約 300m 以外的 1#低壓供電中心的吊車(chē) 2#變壓器配電柜，通過(guò)YJV-0.6/1kV 3(3×185)+1(1×95)，供至 /?柱處的現(xiàn)場(chǎng)配電箱 3B6Q2，再分為三路供至沿 列柱吊掛的安全滑觸線。具體參見(jiàn)圖 3（圖中云線內(nèi)虛線部分為改造內(nèi)容）。

滑觸線為 JDU-1000 型安全滑觸線，額定載流量 1000A。

1.3 中間庫(kù)廠房延長(zhǎng)

/?跨新裝的 Z4#起重機(jī)吊運(yùn)鋼卷至罩退生產(chǎn)線的脫脂機(jī)組入口，進(jìn)入罩式退火工藝流程。

1.4 中間庫(kù)新裝起重機(jī)

Z4#的配置與 Z1#等相同，其技術(shù)性能表見(jiàn)表 1。

Z1#～Z4#起重機(jī)均需在整個(gè)庫(kù)房運(yùn)行，因而 Z4#起重機(jī)的滑線需與原有起重機(jī)滑線連接，且型號(hào)保持一致。

2 校核供電系統(tǒng)電壓損失

增加 Z4#起重機(jī)后，工作負(fù)荷增加，將使原有供電系統(tǒng)電壓損失增加。它是否還能滿足規(guī)范的要求，需進(jìn)行計(jì)算。

2.1 基本數(shù)據(jù)

Z1#～Z4#起重機(jī)總裝機(jī)容量均為 215kW，功率*大的主卷?yè)P(yáng)電機(jī)功率為 132kW。

從 1#低壓配電中心至現(xiàn)場(chǎng)配電柜 3B6Q2 間的電纜計(jì)算長(zhǎng)度 L=295m。

從 3B6Q2 至*遠(yuǎn)端的滑線上電點(diǎn)的計(jì)算長(zhǎng)度 L2=98m。

2.2 確定計(jì)算電流及尖峰電流

確定起重機(jī)計(jì)算電流的方法較多，常見(jiàn)的有需要系數(shù)法，利用系數(shù)法、綜合系數(shù)法、負(fù)荷系數(shù)法（參見(jiàn)文獻(xiàn)[8]）等。本文按《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版，采用綜合系數(shù)法，并參照文獻(xiàn)[9]《5 臺(tái)及以下用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算》中給出的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算?；緮?shù)據(jù)如下：

c Σ I KP? ? ?JF c st ? ? Σ c max I I K KI ?? ? ?

其中

K?? =0.96, K =0.32 Σ （ε=40%，三臺(tái)起重機(jī)）

K?? =0.90, K =0.30 Σ （ε=40%，四臺(tái)起重機(jī)）

K =1.8 stc max I ? =246A，起重機(jī)中*大電動(dòng)機(jī)的額定電流。

2.3 計(jì)算電流與尖峰電流

經(jīng)計(jì)算，三臺(tái)起重機(jī)時(shí)，計(jì)算電流 c1 I 619 ? A，尖峰電流 JF1 I 983 ? A四臺(tái)起重機(jī)時(shí)， c2 I 774 ? A， JF1 I 1143 ? A

2.4 線纜阻抗計(jì)算

2.4.1 滑線的阻抗

滑線為銅導(dǎo)體、斷面為 259.5749mm2 的安全滑觸線，其安裝形式見(jiàn)圖 4，水平排列，滑線間距 100mm。

（1）直流電阻 Rθ 的計(jì)算：

Rθ=ρ20(1+0.00393(θ?20))/S=0.017241×(1+0.00393(70?20))/259.5749=7.9471692×10?5(?/m)式中，ρ20：20℃導(dǎo)電率，銅 ρ200.017241?×mm2

/m；θ：滑線實(shí)際工作溫度[℃]，θ=70℃；S：滑線的截面積[mm2]，S=259.5749 mm2。

（2）交流電阻的計(jì)算：

Ra=KjK1Rθ=1.028×1.03×7.9471692×10?5=8.41478×10?5

(?/m) =0.0841478?/km：

3 3 D D D D 100 100 200 ? ?? ? ? ? 123 =125.99(mm)

2πD H 2 3.14 125.99 34 X 0.144lg 0.01884 0.144lg 0.01884

πB 2H 3.14 28 2 34? ?? ?? ?? ?? ? ??=0.12304897(?/km)式中，D：幾何均距， 3 D DD D ? 123 mm；

D1～D3：為 A,B,C 相間距 mm D1=D2=100mm，D3=200mm；

H：導(dǎo)體高度 mm，H=34mm；

B：導(dǎo)體寬度 mm，B=28mm。

（4）阻抗的計(jì)算：

22 2 2 Z X R 0.12304897 0.0841478 h a ? ?? ? =0.149070125?/km

2.4.2 電纜的阻抗

查手冊(cè)，得電纜 YJV-0.6/1kV (3×185)+(1×95)的電阻與感抗：

電阻 R=0.118?/km；

感抗 X=0.078?/km。

將工作溫度換算至 70℃時(shí)：

電阻 R=0.114247451?/km；

感抗 X=0.078?/km

電纜的阻抗： 2 2 Z RX l1 ? ? =0.138334667(?/km)

2.5 電壓損失校核

2.5.1 原有系統(tǒng)校核系統(tǒng)各段代號(hào)如圖 3 所示。Z1～Z7 各段元件及阻抗詳見(jiàn)表 3（其中 Z1 的阻抗 Z1A參見(jiàn)表 2）。式中，Kj：集膚效應(yīng)系數(shù),按滑線廠家意見(jiàn)，取為 1.028；K1：鄰近效應(yīng)系數(shù)，滑線取 1.03；Rθ：溫度 θ℃時(shí)的直流電阻。

由圖 3 可見(jiàn)，滑線采用典型的三點(diǎn)供電方式，在校驗(yàn)系統(tǒng)電壓損失時(shí)，主要有如下計(jì)算方式：

（1）供電電纜電壓損失及 L/6（L 為滑線全長(zhǎng)）滑線電壓損失；

（2）按照滑線上起重機(jī)的臺(tái)數(shù)，取一個(gè)系數(shù) K，計(jì)算 KL 電壓損失；如文獻(xiàn)[3]；

（3）取兩個(gè)供電點(diǎn)的中點(diǎn)為校驗(yàn)載荷的加載點(diǎn)，將整個(gè)供電系統(tǒng)（含滑線）視為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算其阻抗，再計(jì)算電壓損失。

本文采取*后一種方式對(duì)系統(tǒng)電壓損失進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算。校驗(yàn)載荷加載點(diǎn)為 T1，*后求出 Z1A 與 Z46'的串聯(lián)阻抗，即系統(tǒng)總的阻抗 ZTA：ZTA=1.79×10-2?

再計(jì)算電壓損失 ΔUA%：2JF1 TAA173 I Z 173 983.28 1.79 10 U %380 380? ? ? ? ?? ?? ? =8.03(%)<10%

可見(jiàn)，原系統(tǒng)是符合規(guī)范規(guī)定的。近十年的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，天車(chē)供電系統(tǒng)安全順?lè)€(wěn)，已明確證實(shí)了這一點(diǎn)。

2.5.2 廠房擴(kuò)大后系統(tǒng)電壓損失校核

擴(kuò)建廠房、加裝起重機(jī)后，若只是簡(jiǎn)單將滑線延長(zhǎng)，而不做其它改動(dòng)，這是*節(jié)省投資的。但需校驗(yàn)其供電系統(tǒng)載流量及電壓損失是否符合規(guī)定。計(jì)算電壓損失的過(guò)程詳見(jiàn)表 3，ΔUB%：

2JF2 TBB173 I Z 173 1143 2.75 10 U %380 380? ? ? ? ?? ?? ? =14.30(%)

根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB3811—2008）第 7.2.1.2 規(guī)定：“在正常工作條件下，供電系統(tǒng)在起重機(jī)械饋電線接入處的電壓波動(dòng)不應(yīng)超過(guò)額定±10%”，可見(jiàn)，僅從電壓損失來(lái)看，原供電系統(tǒng)已不能滿足4 臺(tái)起重機(jī)運(yùn)行的需求了，必須對(duì)其進(jìn)行改造。

其中，自低壓配電中心至現(xiàn)場(chǎng)配電箱 3B6Q2 間電纜的電壓損失：? ? 2 U 3 I Z 3 1143 1.36 10 26.92 B1 JF2 1B V ? ? ?? ? ?? ? ? ?從現(xiàn)場(chǎng)配電箱 3B6Q2 至校驗(yàn)點(diǎn)的電壓損失：? ?? ?? ? ? ? U U U 380 14.30% 26.92 B2 B B1 =27.42(V)

2.5.3 載流量校核

原供電系統(tǒng)相線為 3 根 YJV3×185 電纜并行沿橋架敷設(shè)，從 1#低壓配電中心供至現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力配電箱3B6Q2，單根電纜長(zhǎng)度 295m。由 3B6Q2 分三路供電至滑觸線，每一路均為 3 根 YJV3×185 電纜并行使用，參照《電線電纜常用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)》（**節(jié)，P53），電纜的允許載流量需滿足：

KI I N C ≥式中，K 為綜合校正系數(shù)，K=Kt×K1×KA；IC為計(jì)算電流，由前計(jì)算可知，四臺(tái)起重機(jī)時(shí)為 774A；環(huán)境溫度校正系數(shù)： m 2tm 1θ θ Kθ θ? ? ? ；θm=90℃,θ1=40℃，θ2=36.7+5=41.7℃（工廠所在地*熱月平均*高溫度 36.7℃，室內(nèi)再加 5℃），Kt=0.98；空氣中并列敷設(shè)電纜載流量的校正系數(shù)，橋架單層敷設(shè)，K1=0.8（疊置電纜層數(shù) 1）；多根電纜并列使用的安全系數(shù) KA，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取為 0.85～0.9；IN為電纜在標(biāo)準(zhǔn)敷設(shè)條件下的額定載流量，410A（P56）。

3 根電纜并列使用，KA取為 0.9，則 KIN=0.98×0.8×0.9×3×410=868A≥IC=774A。

由于起重機(jī)上絕大部分負(fù)荷均為電機(jī)負(fù)荷，單相負(fù)荷極少，因而，中性線的載流量不再校驗(yàn)。由上可見(jiàn)，電纜載流量是足夠的。

另外，滑觸線的安全載流量為 1000A。由 2.3 的計(jì)算可知，增加起重機(jī)后，系統(tǒng)的計(jì)算電流為 774A，可見(jiàn)，系統(tǒng)的計(jì)算電流仍在電纜、滑線的的安全載流量范圍內(nèi)。

3 供電擴(kuò)容方案

中間庫(kù)擴(kuò)大后，庫(kù)區(qū)通過(guò)的貨物量、起重機(jī)數(shù)量及滑線長(zhǎng)度都有所增加。從上面的核算可知，原有供電系統(tǒng)已不能滿足使用要求了。因而，需對(duì)起重機(jī)的供電系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造。

由 2.5.2 節(jié)的計(jì)算可見(jiàn)，增加起重機(jī)后，電纜及滑線上的電壓損失分別為 26.92V 和 27.42V，即供電電纜與滑觸線上電壓損失均較大。降低電壓損失的具體措施如下：

（1）在 1#低壓配電室至現(xiàn)場(chǎng)配電柜 3B6Q2 間，加敷一條與原有電纜相同規(guī)格的并聯(lián)電纜 YJV 0.6/1kV(3×185)，以降低電纜部分的電壓損失并增加其載流量。需注意的是，新增電纜的參數(shù)應(yīng)與原有電纜盡量一致，以減少載荷分配不均的問(wèn)題。

（2）在?～?軸線間設(shè)輔助電纜 YJV 0.6/1kV 2(3×185)，輔助電纜載面略大于滑線載面，以便負(fù)荷分配更平衡一些。具體見(jiàn)表 4。

4 改造后電壓損失核算

改造后的供電系統(tǒng)圖詳見(jiàn)圖 3，其校驗(yàn)荷載加載點(diǎn)取為 Z８段滑線的中點(diǎn) T2：

3 I Z 173 1143 1.90 10 U %380 380? ? ? ? ?? ?? ? =9.89(%)可見(jiàn)按此方案改造后，系統(tǒng)電壓損失在規(guī)范要求的范圍之內(nèi)。

5 滑線穩(wěn)定性校核

5.1 短路電流計(jì)算

滑線供電系統(tǒng)圖如圖 5 所示。采取歐姆法計(jì)算系統(tǒng) K1（3）的短路電流。

5.1.1 各元件電抗值

高壓斷路器 Q1：120W?VACX 321250

A 查資料，可得其分?jǐn)嚯娏?Ioc=31.5kA，因而S 3I U 1.732 31.5 10.5 573 MVA OC OC N ? ? ??? ? ?

5.2 滑線抗彎模量計(jì)算

滑線安裝方式如圖 4 所示，由于是水平并列布置，因而，需計(jì)算其相對(duì) X 軸的抗彎截面模量?；€的斷面如圖 7 所示，則其抗彎截面模量：

X 3XMAXI 16406.39 W 2343.77(mm ) Y 14 ?? ? =2.34cm3

5.3 滑線穩(wěn)定性

原設(shè)計(jì)的滑線支架間距為 1.5m。滑線支架間的距離應(yīng)小于 Lmax：x max 2 2kk δ W a 10 12740 2.34 10 L1.732I 1.732 24.33?? ? ? ? ? ? ? ?

=170.72(cm)>1.5m式中，Lmax——支持點(diǎn)間距離（cm）；

Ik——允許的三相短路沖擊電流值（kA）；

a——滑觸線的相間距離（cm），a=10cm；

δ——滑觸線材料的*大應(yīng)力（N/cm2），δ=12740N/cm2；Wx——抗彎矩（cm3），Wx=2.34cm3。

可見(jiàn)，滿足滑線支點(diǎn)設(shè)置是滿足其穩(wěn)定性的要求的。

6 結(jié)論

自從 2012 年 6 月改造完成，中間庫(kù)天車(chē)的運(yùn)行已達(dá)到甚至超過(guò)設(shè)計(jì)工況，運(yùn)行結(jié)果是：

（1）從沒(méi)發(fā)生起重機(jī)因線路壓損失太大，而導(dǎo)致欠壓脫扣動(dòng)作，或者變頻器報(bào)欠壓故障的現(xiàn)象。

（2）沒(méi)發(fā)生因增設(shè)電纜與原有電纜分流不均，導(dǎo)致部分電纜過(guò)熱的現(xiàn)象。

可見(jiàn)，這一擴(kuò)容改造是成功的。