李磊+王孝勇

摘 要：傳統(tǒng)的母線橋只能對(duì)遠(yuǎn)距離供電需求進(jìn)行滿足，無(wú)論是在設(shè)計(jì)方面還是在施工方面都存在設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的問(wèn)題，將其用于短距離供電會(huì)涉及到成本較高的缺陷。半導(dǎo)體功率器件呈現(xiàn)出發(fā)展較為迅速的趨勢(shì)，在此種環(huán)境與背景之下多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)變頻調(diào)速的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這不僅對(duì)電氣工程自身建設(shè)與發(fā)展有積極意義，同時(shí)對(duì)我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有極大的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：直流母線；母線橋；設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣工程公共直流母線橋轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)的有效分析，我們對(duì)某工程實(shí)例進(jìn)行結(jié)合。1800mm爐卷軋機(jī)電氣工程是該公司于2007年新建的一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目的電機(jī)容量在1000KV之下，其交流異變方案以及變頻器是主要是由IGBT器件構(gòu)成。西門子公司設(shè)計(jì)的矢量控制功能的6SE70系列通用變頻器是其交流輔傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)行控制時(shí)所采用的主要系統(tǒng)，其母線供電方式主要是交流輸入以及交流輸出。該公司于2010年對(duì)廠房進(jìn)行改造，其中電氣式布置也需要全部進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，對(duì)于原有的自動(dòng)化設(shè)備也需要對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)。

一、系統(tǒng)特點(diǎn)

為在真正意義上對(duì)生產(chǎn)要求的節(jié)能環(huán)保以及高性能要求進(jìn)行滿足，必須在系統(tǒng)集中采流以及公共直流母線中采用逆變以及電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)技術(shù)。在實(shí)際工作中我們也會(huì)遇到多臺(tái)相同電動(dòng)機(jī)同時(shí)調(diào)速的情況，尤其是針對(duì)電壓相同狀況，我們必須結(jié)合實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)公共直流母線供電方式的科學(xué)應(yīng)用，向直流母線供電的主要是一臺(tái)整流單元，直流母線會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)向多臺(tái)直流變電器的轉(zhuǎn)變。在這種多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)變頻調(diào)速系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)公共直流母線的科學(xué)運(yùn)用，不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)整單元負(fù)載能力的充分利用，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝要求的有效滿足，實(shí)現(xiàn)對(duì)投資成本的有效降低。但我們必須注意的是對(duì)公共直流母線柜柜列長(zhǎng)度的控制。廠房?jī)?nèi)會(huì)受到一定的空間控制，因此在其長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)定要求時(shí)就必須對(duì)其進(jìn)行分段布置。雙排背靠背以及面對(duì)面是其主要布置方式，單排布置也存在于上述情況中。電流較大是公共直流母線的顯著特征，一般情況下都會(huì)超過(guò)2000A，電纜連接方式不適合在柜列之間進(jìn)行使用。因此我們必須結(jié)合實(shí)際情況利用母線對(duì)其進(jìn)行連接，這不僅可在一定程度上實(shí)現(xiàn)成本以及原材料的有效節(jié)約，同時(shí)也是在根本上保證電流傳輸效率不會(huì)受到外界的影響。

目前，中國(guó)的能源蘊(yùn)藏量位居世界前列，但是，人均能源占有量和消費(fèi)量遠(yuǎn)低于世界平均水平。中國(guó)由電氣系統(tǒng)故障引起的故障率與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相比較高，因此，在電氣設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，從設(shè)計(jì)源頭上采取有效措施，嚴(yán)防電氣危害事故的發(fā)生。本文論述的電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)變頻調(diào)速系統(tǒng)的公共直流母線橋的設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)電纜線路及橋架相比較，母排的采購(gòu)成本、制造所消耗的原材料、使用長(zhǎng)度、安裝人工成本等均低于電纜。因此，母線橋的設(shè)計(jì)可以大大節(jié)約能源，減少能源浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染，可以有效提高電氣連接的安全性和可靠性，在一定程度上減少了電氣事故的發(fā)生。本文針對(duì)冶金行業(yè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境采用一種合理的測(cè)量方法，提出一種防護(hù)等級(jí)高、可靠性好的封閉式母線橋的設(shè)計(jì)方法。

二、公共直流母線橋設(shè)計(jì)及安裝

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量前，應(yīng)先查詢改造前柜體外型尺寸及母線設(shè)計(jì)方案，再根據(jù)廠房改造后的最新柜體排列布置圖，設(shè)計(jì)母線的連接方式。根據(jù)母線設(shè)計(jì)方案，標(biāo)記出設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)及可能存在誤差的數(shù)據(jù)。

測(cè)量方法對(duì)測(cè)量工作十分重要，它關(guān)系到后期的設(shè)計(jì)和安裝任務(wù)是否能順利完成。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，盡可能多測(cè)量一些數(shù)據(jù)，尤其是一些關(guān)鍵尺寸，可以用不同方式進(jìn)行多次測(cè)量和多點(diǎn)測(cè)量，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測(cè)量時(shí)一定要在現(xiàn)場(chǎng)找好合適的基準(zhǔn)面，測(cè)量中所有的絕對(duì)尺寸都必須相對(duì)于同一個(gè)基準(zhǔn)面，同時(shí)應(yīng)仔細(xì)觀察現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，查看母線橋路徑是否會(huì)和別的設(shè)備或裝置產(chǎn)生干涉。

本文以東方特鋼項(xiàng)目為例說(shuō)明，項(xiàng)目涉及改造的直流母線輸入電壓U為690V，電流I為1800A，根據(jù)GB/T3797-2005可知，660

在母線橋的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮各項(xiàng)誤差，包括測(cè)量誤差、安裝誤差及隨機(jī)誤差，保證母線橋可以順利安裝。母線橋要有一定的機(jī)械強(qiáng)度，用料應(yīng)節(jié)省空間，盡量減少現(xiàn)場(chǎng)安裝的工作量，外形應(yīng)美觀、大方，與原有柜體保持一致。

現(xiàn)場(chǎng)安裝階段，先準(zhǔn)備好安裝工具，將物料分類整理好，按照安裝規(guī)范進(jìn)行安裝工作，具體操作流程和內(nèi)容如下：（1）將兩側(cè)柜體原有母線室的側(cè)板和吊環(huán)拆掉；（2）在安裝吊環(huán)的位置安裝角鋼；（3）分別安裝柜間公共直流母線連接母排；（4）將絕緣母線夾具安裝在母線罩上；（5）將母線罩和柜體原有母線室以及角鋼固定在一起；（6）將多個(gè)母線罩通過(guò)連接板固定在一起。

本文巧妙地利用柜體本身的結(jié)構(gòu)做主體支撐，把角鋼安裝在柜列之間的頂部，將母線橋固定在角鋼上，即側(cè)掛于柜體頂部外側(cè)，與柜體頂部的公共直流母線室形成一個(gè)整體。以雙排面對(duì)面布置為例，柜體與柜體之間的間距3000mm，柜體深度800mm，母線罩設(shè)計(jì)成5個(gè)，母排（直流母線）分為兩段，設(shè)計(jì)成“┕━━”，用搭接母排將兩段母排連接起來(lái)，與柜內(nèi)母排直接連接。由于兩個(gè)柜列之間距離較長(zhǎng)，故在中間設(shè)計(jì)了用于固定的吊孔。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的公共直流母線橋體積小，安裝方便，制造成本低，外形美觀。已經(jīng)在東方特鋼1800mm爐卷軋機(jī)電氣工程順利應(yīng)用，自應(yīng)用以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。通過(guò)在東方特鋼的成功應(yīng)用，為以后的設(shè)計(jì)和推廣奠定了基礎(chǔ)，整條公共直流母線回路可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況以更合理、更靈活的形式進(jìn)行柜體排列設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)制造均可由成套設(shè)備生產(chǎn)廠家完成，作為整套設(shè)備的一部分，在現(xiàn)場(chǎng)一起完成安裝。

參考文獻(xiàn)：

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