１ 引言

鋼鐵企業(yè)的原料場車間、出鐵場車間、鑄鐵機車間、煉鋼車間以及軋鋼車間等一般都有多臺起重機分時或同時工作，如圖１所示，它們在同一對軌道上滑行，共用同一組供電干線和滑觸線。這些起重機單 臺 功 率 大，一 般 在３００ｋＷ 以 上。根據(jù)鋼鐵企業(yè)電力設計規(guī)范，功率在２００ｋＷ 以 上的電機原則上采用３ｋＶ 或６ｋＶ 的中高壓電機。但是近年來，很多鋼鐵廠對這種大功率的起重機要求選用３８０Ｖ 的低壓交流異步電機，一個直接的后果就是運行電流和沖擊電流都很大，從而給電氣設計帶來一定的麻煩。

起重機本身就是一種較特殊的用電設備，一臺起重機設備 通 常 包 括２個 主 鉤 提 升 電 機，１個副鉤提升電機，若干個大車行走電機，若干個主小車行走電機，若干個副小車行走電機。各類電機工作制度不一致，容量相差懸殊，尤其是２個主鉤提升電機功率約占起重機總功率 ８５％以 上。所以，起重機與常規(guī)用電設備的配電設計方法也存在著較大的差異。現(xiàn)有的設計方法一般將每臺起重機的所有電機功率相加當成單臺電機來處理，結果會使得供電干線和滑觸線的選型規(guī)格偏大許多，造成不必要的浪費。

本文給出了起重機組電氣設計的計算流程，包括 負 荷 計 算，尖 峰 電 流 計 算，滑 觸 線 選 型 計算；*后按 照 起 重 機 組 允 許 的 電 壓 降 來 對 滑 觸線選型結 果 進 行 校 驗，以 保 證 設 備 正 常 啟 動 和運行。

２ 負荷計算

常用的負荷計算方法有需要系數(shù)法、二 項 式法和利用系數(shù)法等。用電設備銘牌標明的額定功率（容量），系廠家規(guī)定工作條件下的額定輸出功率（容量）。各種設備規(guī)定的工作條件不完全相同，故負荷計算時應將其換算為統(tǒng)一規(guī)定工作條件下的功率（容量），即設備功率（容量）。連續(xù)工作制電機的設備功率等于額定功率，而對于斷續(xù)周期工作制的設備功率應當采用需要系數(shù)法和二項式法，計算時應統(tǒng)一換算到負載持續(xù)率為２５％時的額定功率，當采用利用系數(shù)法時應統(tǒng)一換算到負載持續(xù)率為１００％時的有功功率。

由于起重機各電機容量相差較大，起 重 機 的負荷計算應采用二項式法。如果在同一條干線上有多臺起重機，那么則將每臺起重機的所有電機分為一組，然后進行計算。二項式法將負荷分為基本部分和附加部分，后者系考慮一定數(shù)量大容量設備的影響。

計算方法如下：

Ｐｓ＝ＰｅＦＣｅ槡ＦＣ２５＝２Ｐｅ 槡ＦＣｅ （１）

Ｐｊｓ＝（ｃＰｎ）ｍａｘ＋ΣｂＰｓ （２）

Ｑｊｓ＝（ｃＰｎ）ｍａｘｔｇφｎ＋Σ（ｂＰｓｔｇφ） （３）

Ｓｊｓ＝ Ｐ２ｊｓ＋Ｑ２槡 ｊｓ （４）

Ｉｊｓ＝ Ｓｊｓ槡３Ｕｅ（５）

式中：Ｐｓ 為 設 備 功 率，ｋＷ；Ｐｅ 為 額 定 功 率，ｋＷ；ＦＣｅ 為 額 定 負 載 持 續(xù) 率；ＦＣ２５ 為 負 載 持 續(xù) 率 的２５％；Ｐｎ 為用電設備組功率*大的ｎ臺設備的設備功率之和，ｋＷ；ｃ，ｂ為二項式系數(shù)；Ｐｉｓ為有功功率；Ｑｉｓ為 無 功 功 率；Ｓｉｓ為 視 在 功 率；Ｉｊｓ為 計 算電流。

如果在同一條干線上有多臺起重機，則 將 每臺起重機的所有電機分為一組，然后進行計算。

３ 尖峰電流計算

電動機或其他用電設備啟動或加沖擊性負載時所出現(xiàn)的一定時間的*大負荷電流稱為尖峰電流。低壓配電網(wǎng)絡的尖峰電流是計算低壓網(wǎng)絡電壓波動或電壓損失，選擇和整定自動開關保護元件，確定熔斷器規(guī)格的依據(jù)。對于起重機組來說，尖峰電流是干線和滑觸線設計選型的依據(jù)，是判斷起重機能否正常啟動的重要依據(jù)。尖峰電流為Ｉｊｆ＝Ｉｊｓ＋（Ｋ－ＩｊｓΣＩｅ）Ｉｅｍａｘ （６）

式中：ΣＩｅ 為各 臺 電 動 機 額 定 電 流 之 和，Ａ；Ｉｅｍａｘ，Ｋ 分別為具有*大啟動電流電動機的額定電流，該電機的啟動電流倍數(shù)。

同一條滑觸線上的起重機可能會同 時 工 作，但一般情況下不會在同一時刻啟動，但是同一臺起重機的２個主鉤會在同一時刻啟動。因此，計算起重機組的尖峰電流時只需考慮*大容量的一臺起重機的２個主鉤電機。

４ 滑觸線選型與驗算

電線和電纜的允許載流量應不小于線路的負荷計算電流，即：Ｉｘｎ≥Ｉｊｓ

式中：Ｉｘｎ為 電 線、電 纜 按 發(fā) 熱 條 件 所 允 許 的 長 期工作電流，Ａ；Ｉｊｓ為線路計算電流，Ａ。

根據(jù)發(fā)熱條件選擇的電線和電纜，還 須 按 照用電設備允許的電壓降來進行校驗，以保證設備正常啟動和運行。

圖２是起重機組的供電單線系統(tǒng)圖，電源通過供電干線從中控樓負荷中心柜引至起重機組開關箱，再由開關箱引至剛體滑觸線。

對于起重機組來說，啟動產生尖峰電 流 時 干

線電纜的電壓降為

ΔＵｇ％＝ 槡３１０Ｕｅ（Ｒ０ｃｏｓφ＋Ｘ０ｓｉｎφ）Ｉｊｆｌｇ／ｎ＝ΔＵａ％Ｉｊｆｌｇ／ｎ （７）

式中：Ｕｅ 為額定線電壓，ｋＶ；Ｒ０ 為單位長度電纜的交流電阻，Ω／ｋｍ；Ｘ０ 為單位長度電纜的交流電抗，Ω／ｋｍ；φ 為 功 率 因 數(shù) 角；ΔＵａ 為 線 路 電 壓 損失，％／（Ａ·ｋｍ）；ｌｇ 為 干 線 電 纜 長 度，ｋｍ；ｎ 為 電纜根數(shù)。

滑觸線壓降為

ΔＵｈ％＝ 槡３１０ＵｅＩｊｆｌｈＺｈ （８）

式中：Ｚｈ 為單位長度滑觸線阻抗，Ω／ｋｍ；ｌｈ 為 滑觸線計算長度，ｋｍ。

若滑觸線全長為Ｌ，那么端部單點供電時ｌｈ＝Ｌ；中部單點 供 電 時ｌｈ ＝Ｌ／２；兩 端 部 同 時 供 電 時ｌｈ ＝Ｌ／４；在 滑 觸 線 兩 端 端 部 距 Ｌ／６ 處 兩 點 供 電 時ｌｈ＝Ｌ／６。

總壓降為

ΔＵ％＝ΔＵｇ％＋ΔＵｈ％ （９）

根據(jù)起重機組啟動要求，驗算干線和滑觸線選型時，應保證總電壓降不超過１２％。

５ 設計實例

上述設計方法同樣適用于單臺起重機的電氣設計，下面 以 河 北 某 鋼 鐵 企 業(yè) 鑄 鐵 機 車 間 ２８０ｔ起重機為例進行配電計算和設計，起重機參數(shù)如

表１所示。

視在功率：

Ｓｊｓ＝ Ｐ２ｊｓ＋Ｑ２槡 ｊｓ＝１７８９ｋＶ·Ａ

計算電流：

Ｉｊｓ＝ Ｓｊｓ槡３Ｕｅ＝２７１８Ａ

尖峰電流：

Ｉｊｆ＝Ｉｊｓ＋（Ｋ－ＩｊｓΣＩｅ）Ｉｅｍａｘ＝２７１８Ａ＋（２．５－２７１８

２８６４）×２× ５６０槡３×０．３８Ａ＝６４８８Ａ

根據(jù)計算結果，我們選擇１２根ＺＲ－ＹＪＶ 截面為３×１８５＋１×９５的電纜做為配電干線，長度為１００ｍ；并 選 用２段 銅 導 體 鋼 基 復 合 剛 體 滑 觸 線ＪＧＨＸ－７００，長度為３６ｍ，并在剛體滑觸線的基礎上添加兩根輔助電纜，組成低阻抗滑觸線，而且采用兩端部同時供電的方法。

干線壓降為

ΔＵｇ％＝ΔＵａ％Ｉｊｆｌｇ／ｎ＝０．０５５％×６４８８×０．１／１２＝２．９７４％

滑觸線壓降為

ΔＵｈ％＝ 槡３１０ＵｅＩｊｆｌｈＺｈ＝１．６９３％

總壓降為

ΔＵ％＝ΔＵｇ％＋ΔＵｈ％＝４．６６７％＜１２％

滿足設計要求。

６ 結論

本文結合實例詳細介紹了重型低壓起重機組的電氣設計方法，與常規(guī)設計方法相比，本文的方法既可靠實用，又不會因為供電干線和滑觸線規(guī)格選型過大而造成不必要的材料浪費，但本文方法的計算工作比較繁瑣。