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滑觸線選型基本知識

來源:上海尹睿電氣科技有限公司   2013年04月01日 09:09   4201

 滑接輸電裝置(滑觸線,接觸線、滑導(dǎo)電器)選型指南:

選型基本知識:

1.  工作參數(shù):

環(huán)境:地震烈度、設(shè)備震動、粉塵、腐蝕、濕度、電磁干擾;

溫度:現(xiàn)場年平均溫度、zui高溫度、zui低溫度;

負載:額定功率、暫載率、效率因素、電壓降、運行速度;

安裝:空間大小、安裝方式及條件;

2.  常規(guī)選型計算(40℃時數(shù)據(jù))

1) 用電設(shè)備(起重機)計算電流:

a)單臺設(shè)備(起重機)計算電流:Ij=Ij·C1

其中:Ij:計算電流;∑Ij:已知設(shè)備總電流;C1:當量系數(shù)(查下表)。

工況條件

適合場所

當量系數(shù)C1

使用頻率條件惡劣

鋼鐵廠的煉鋼、連鑄、熱軋、冷軋、鋼渣、廢鋼等、散料裝卸場所、地鐵、各類高速客運系統(tǒng)

0.75-0.80

普通使用頻率

機械廠、造船廠、鋼結(jié)構(gòu)廠、發(fā)電廠的煤庫、各類倉庫

0.65-0.75

不經(jīng)常使用

造船廠、發(fā)電廠的主發(fā)電車間、各類倉庫

0.45-0.65

b)多臺用電設(shè)備(起重機)計算電流:Ij=C2·∑Ii

其中:Ij:計算電流;∑Ii:已知多臺設(shè)備總電流;C2:當量系數(shù)(查下表)。

工況條件

當量系數(shù)C2

礦料抓斗、廢鋼磁盤、裝卸船機裝卸橋、碼頭裝卸橋、煤場裝卸橋、煤場抓斗龍門吊

0.80-0.85

煉鋼、軋鋼車間用

0.70-0.80

機械廠、鋼構(gòu)用

0.60-0.70

倉庫用

0.50

當使用2臺以上設(shè)備時,同時(當量)系數(shù)為累積。

例如:3臺分散物資用起重機CN=C2·C2=0.85×0.85=0.7225

選型特別提示:在使用環(huán)境中冶金粉礦庫抓斗吊、煉鋼上料磁盤吊、煤庫、碼頭裝卸橋等作業(yè)頻率高的場所嚴禁使用導(dǎo)管式、鋁導(dǎo)體安全滑觸線,即使采用銅質(zhì)安全滑觸線也要考慮作業(yè)頻率的影響,推薦使用耐高溫剛體滑觸線。

     C)當已知總功率時,總計算電流:

     Ij=1000Pe/·Ue·cosφ·η

     其中:∑Ij計算電流;cosφ:功率因素;∑Pe:已知設(shè)備總功率;

Ue:額定電壓;η:效率。

 

2) 負載電流計算

滑觸線負載電流計算方法,過去采用二項式公式計算。現(xiàn)介紹國外多數(shù)資料中采用的計算方式如下:即根據(jù)起重機上安裝的有可能同時運轉(zhuǎn)的電動機和額定電流乘以暫載系數(shù)和多太起重機的同時系數(shù)。

負載電流(I=所有工作電動機額定電流(IH)×暫載系數(shù)(FED)×同時系數(shù)(F

FED暫載系數(shù)按下表確定:

暫載率(ED

100%

80%

60%

50%

40%

暫載系數(shù)(FED

1.00

0.90

0.78

0.71

0.63

多臺起重機同時工作系數(shù):F0.4~0.7.前表已列出不同負荷狀態(tài)的額定電流,選型時請勿重復(fù)計算負載率。

3) 滑觸線載流量計算:

a)已知用電設(shè)備(起重機)各電器額定電流:Ij

  必須保證:Im滑觸線計算載流量>總負載額定計算電流∑Ie

  同類多臺設(shè)備(起重機)同時運行時必須乘上臺數(shù):N·Ie;選型規(guī)則查下表

☆負載電流計算選擇規(guī)則表

設(shè)備(起重機)數(shù)量

所有用電設(shè)備中

1

zui大Ie

第二大Ie

第三大Ie

第四大Ie

2

★★

☆☆

 

 

3

★★

★☆

 

4

★★

★☆

 

5

★★

★★

☆☆

6

★★

★★

☆★

☆☆

b)若工作環(huán)境溫度超過40℃,則滑觸線計算載流量:Im=I40·Cm

  其中:Im:滑觸線計算載流量;I4040℃滑觸線載流量;Cm:環(huán)境溫度熱變系數(shù)

 

環(huán)境溫度熱變系數(shù)(Cm

環(huán)境溫度℃

40

45

50

55

60

65

70

75

系數(shù)Cm

普通外殼

鋼導(dǎo)體

 

0.97

0.94

0.91

 

鋁導(dǎo)體

0.88

0.83

0.74

銅導(dǎo)體

0.94

0.88

0.84

耐熱外殼

鋼導(dǎo)體

 

1.0

0.97

0.94

0.91

0.88

鋁導(dǎo)體

0.92

0.81

0.76

0.68

銅導(dǎo)體

0.93

0.87

0.82

0.78

剛體滑觸線

1.0

 

4) 電壓降計算(電壓損失率)ε=U/Ue:

根據(jù)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》第30章干線及滑觸線選擇中表30-47如下

30-47 滑觸線電壓損失限值

電源種類

從電源始端到滑觸線末端的電壓損失

直流滑觸線

17%

交流滑觸線

12&

方法一:

三相交流電:△U=×I×L×Z 或 △U=×I×(R cosφ+X cosφ)

單相交流電:△U=2×I×L×Z

    電:△U=2×I×L×R

方法二:

U=UH-UE矢量計算

U=UH-UE=PR+QX/UH

其中:△U:電壓降(V)     P:有功功率     X:電抗

       UE:末端電壓     Q:無功功率     Q=P·tgφ

       UH:首端電壓     R:電阻         φ:功率角

a)  滑觸線不同供電位置時滑觸線長度與供電點與取電點之間的距離關(guān)系;

b)  導(dǎo)體溫度為θ時,電壓降變化的計算:

如果導(dǎo)體溫度超過40℃,電壓降應(yīng)按式:△UW=U40/Cm計算。

其中:△UW:實際熱變電壓降(V);

      U4040℃熱變電壓降(V);

      Cm:熱變系數(shù)(見下表)

導(dǎo)體熱變系數(shù)表(Cm

導(dǎo)體溫度℃

70

75

80

85

90

95

100

110

熱變系數(shù)Cm

200A

0.886

0.872

0.858

0.845

0.832

0.820

0.807

0.784

320A

0.894

0.880

0.867

0.855

0.842

0.830

0.818

0.795

500A

0.960

0.955

0.948

0.943

0.937

0.932

0.926

0.915

800A

0.972

0.968

0.964

0.960

0.956

0.952

0.948

0.940

500A

0.952

0.945

0.938

0.932

0.925

0.919

0.912

0.899

800A

0.980

0.977

0.974

0.971

0.968

0.965

0.961

0.955

1250A

0.992

0.991

0.990

0.989

0.987

0.986

0.985

0.982

 

3.  阻抗:

a)  直流電阻計算(θ:導(dǎo)體溫度℃)

銅:    RDC=ρ·{1+0.0043(θ-20}·L/S

鋁:    RDC=ρ·{1+0.00423(θ-20}·L/S

  鋼:RDC=ρ·{1+0.006(θ-20}·L/S

不銹鋼:RDC=ρ·{1+0.0096(θ-20}·L/S

20℃時相關(guān)材料電阻率ρ(Ω·mm2/m)(銅:0.018、鋁:0.028、碳鋼:0.102、不銹鋼:0.12

b)  交流電阻計算:RAC=RDC·KJ·KL

KJ:集膚效應(yīng)系數(shù)             KL:鄰近效應(yīng)系數(shù)(一般取1.03

c)  電抗計算:

電抗:X=0.144+0.0157μ0  (Ω/km

相間距:D1D2、D3  mm

μ0:導(dǎo)體相對導(dǎo)磁率(有色金屬取1

r:導(dǎo)體計算半徑: 

d)  附表:

標準電流值(GB/T762-2002

1×100

1.00

1.25

1.60

2.00

2.50

3.15

4.00

5.00

6.30

8.00

1×101

10

12.5

16

20

25

31.5

40

50

63

80

1×102

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1×103

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

6300

8000

1×104

10000

12500

16000

20000

25000

31500

40000

50000

63000

80000

 

4.  銅、鋁導(dǎo)體導(dǎo)電率、電導(dǎo)率及電阻系數(shù)換算方法:

a)  導(dǎo)電率的表示單位:①MS/m         ----電導(dǎo)率

                  %IACSPIACS----導(dǎo)電率

b)  各種單位之間的關(guān)系:

  電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率:電阻率越小,電導(dǎo)率越大,材料的導(dǎo)電性能越好;

  MS/m%IACS單位換算: 1%IACS=0.58MS/m

                       1MS/m=1.7241%IACS

  導(dǎo)率(K),則電阻率=1/K

  電阻系數(shù)(Ωmm2/m):電阻系數(shù)=電導(dǎo)率的倒數(shù)。

5.  關(guān)于在交流電下導(dǎo)體的集膚效應(yīng)說明及解決方案

多晶銅­——是指內(nèi)部結(jié)晶顆粒大,原子團與原子之間的間隙不均勻,原子團各向異性,電阻率大。多晶銅經(jīng)過多次拉拔使其內(nèi)部晶粒破碎趨向單晶銅,增加表面耐磨性、表面強度大、表面致密度高。

單晶銅——只指內(nèi)部結(jié)晶體顆粒小,原子之間的間隙與多晶銅相比比較均勻,原子各向同性,電阻率小。

節(jié)約銅導(dǎo)體的方案及理論依據(jù):

金屬活性大,銅導(dǎo)體的金屬活性?。?span lang="EN-US">

當銅鋁復(fù)合后,并在潮濕的環(huán)境下形成以銅為陰極、鋁為陽極原電池回路,鋁易發(fā)生原電解腐蝕(即犧牲陽性反應(yīng)),故銅鋁復(fù)合后應(yīng)避免鋁直接裸露在潮濕的空氣環(huán)境中。

輕軌型大包覆式重型滑觸線為增加銅材表面積一般采用雙層疊加式滑觸線。

銅導(dǎo)體對比銅鋁復(fù)合截面當量表

銅(mm2

600

700

800

900

1000

1100

1200

+鋁(mm2

400+200

450+250

500+300

550+350

600+400

650+450

700+500

集膚效應(yīng)系數(shù)KJ表如下:

集膚效應(yīng)系數(shù)KJ

母線截面積mm2

KJ

KJ

100

1.000

1.000

100~150

1.011

1.005

150~250

1.028

1.008

250~400

1.055

1.020

400~640

1.140

1.070

640~800

1.160

1.080

800~1000

1.180

1.112

1000~1250

1.200

1.130

1250

1.220

1.150

 

在資源日益緊張,原材料價格逐漸走高的今天,率利用每噸有色金屬顯得尤為重要;本公司經(jīng)數(shù)年研究、并參照國標(國內(nèi))標準卡法“銅鋁復(fù)合(俗稱空心)滑觸線”,用于滿足大截面積導(dǎo)體的需求,既滿足生產(chǎn)需要又節(jié)約資源。

國外同行通常生產(chǎn)實心導(dǎo)電體≤600mm2。理論依據(jù)如下:I內(nèi)=I/r·KJ (GB/T18213-2000idt IEC 60344:1980)

各種截面積對照數(shù)值如下(銅導(dǎo)體以圓形或近似正方形為載體):

序號

銅導(dǎo)體截面積

mm2

集膚效應(yīng)系數(shù)Kj

交流電頻率50Hz)

半徑

r

導(dǎo)體表面電流密度

IA/mm2

導(dǎo)體中心電流密度

I內(nèi)A/mm2

1

100

1.00

5.64

3

0.532

2

200

1.03

7.98

3

0.365

3

300

1.06

9.77

3

0.290

4

400

1.10

11.29

3

0.241

5

500

1.13

12.62

3

0.211

6

600

1.14

13.82

3

0.191

7

700

1.16

14.93

3

0.173

8

800

1.17

15.96

3

0.160

9

900

1.18

16.93

3

0.151

10

1000

1.19

17.85

3

0.141

11

1100

1.20

18.72

3

0.133

12

1200

1.22

19.55

3

0.125

 

銅材、鋁材在各種持續(xù)負載狀態(tài)下額定電流參照表(以截面積4×50mm2為例)

負載率

材質(zhì)

 

10%

 

20%

 

40%

 

60%

 

80%

 

100%

 

20℃電阻

銅材

900/4.5

800/4.0

600/3.0

480/2.4

400/2.0

350/1.7

0.9×10-4

鋁材

554/2.77

492/2.46

372/1.86

298/1.49

248/1.24

210/1.05

1.4×10-4

鋼材

388/1.94

344/1.72

258/1.29

206/1.03

172/0.86

146/0.73

5.1×10-4

不銹鋼

280/1.40

248/1.24

186/0.93

148/0.74

124/0.62

106/0.53

6.0×10-4

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