整車廠焊裝車間配電系統方案淺析

魏 然

四川中漢太陽能電力有限公司，四川 成都 610041

我國汽車業產呈現出迅猛發展態勢，2010年全年累計產銷超過1800萬輛，刷新全球歷史紀錄。我國汽車制造廠，特別是轎車生產基地的規模產能也越來越大，近幾年新建的生產基地產能都在10萬輛/年以上，制造工藝也越來越先進，同時對四大工藝的配電要求也越來越高。四大工藝中尤以焊裝工藝對配電要求特別高，不僅因為焊裝工藝好壞直接影響整車的結構及質量，而且焊裝車間的負荷特殊性會對電網及相關設備造成較大影響。如不能合理設計配電系統，將會出現變壓器負荷率低、對電網沖擊大、影響其他設備正常工作、補償無法正確投切等較嚴重問題。作為曾經全程經歷過一個產能在10萬輛/年的汽車生產基地從設計、施工到調試、達產全過程的汽車廠技術人員，將一些做法和改進方法介紹如下供參考。

首先我們了解一下焊裝車間易出現的問題的原因。

1 負荷組成及特性

焊裝車間工藝設備負荷的80%以上焊機，包括懸掛式點焊機、凸焊機等，其中90%左右的懸掛式點焊機，這類點焊機單機容量一般在160kVA到260kVA之間，單機容量大，且數量較多，一般配置200多臺。電壓是單相380V，功率因數0.6，其為電抗器感性負荷，點焊機最大焊接電流均在30kA，工作時間僅有50ms～200ms。是典型的非線性沖擊性負荷，會產生大量的諧波及無功功率。

焊裝車間其它負荷由減速電機、焊接機器人、CO2保護焊機、控制系統、三坐標、涂膠機、打碼機等工藝設備及空調、照明等公用設備組成。而這些負荷又較易受到電網質量的影響。由于點焊機焊接時產生的電壓波動和閃變，會對以上設備造成較大影響，小則停機、停線、影響設備壽命，大則誤動作造成事故。

2 無功補償投切方式

由于焊裝車間的大部分負荷由點焊機組成，為單相（380V）負荷，具有變化快、強沖擊、不對稱、諧波大的特點。傳統補償采用對稱補償的方式（圖1），即三相同時投切、同時補償，而焊接負荷每一相需要補償的無功功率不同，這樣勢必造成某一相補償量不足或者某一相過補償。此外傳統補償采用接觸器投切電容器，動作速度慢，像點焊機一般工作過程在50ms～200ms，當補償器檢測出要投切的電容器數量時，接觸器還未動作，點焊機已結束工作，造成補償裝置投切不準確。

接觸器投入過程中，電容器的初始電壓為零，觸點閉合瞬間，絕大多數情況下電網電壓不為零、有時可能處在高峰值，（極少為0），因而產生非常大的電流，也就是常說的合閘涌流。雖然采用串接電抗器可控制涌流在額定電流的20倍以內，但仍影響電容器和接觸器的使用壽命，而且對電網造成沖擊，影響其它設備的正常工作。

綜上原因，點焊機是焊裝車間影響電網質量最大因素。如何將其影響減少到最小，結合本人在實際工程中采取的辦法，將采取的措施總結如下：

圖2

1）車間變電所設置在負荷中心

將車間變電所設計成二層變壓器平臺，設置在與負荷中較近的位置。這樣設計不僅可以減少配電線路電壓損失，還能節約成本。

2）點焊機負荷與其他負荷分用不同的變壓器供電

根據容量大小配置2～3臺電力變壓器專門為點焊機負荷供電，而其他的負荷也用1臺專用變壓器供電，正常情況下變壓器均獨立運行，互不干擾。避免點焊機焊接時產生的電網波動和諧波影響其他設備運行。

3）采用插接式母線槽配電

因焊裝車間工位較多，點焊機數量眾多，如用電纜配電不僅走線繁瑣配置很多配電柜，而且面臨降容、動、熱穩定、及高維護成本等諸多問題。故采用插接式母線槽配電，在離負荷較近處用插接開關箱和電纜接入負荷。應該注意的是插接母線槽內矩形銅排應垂直放置，否則影響其動穩定性。

4）各焊線由不同母線槽分別供電

焊裝車間一般是由主焊線、左、右側圍線、前、后地板線、門蓋區等焊線組成，為避免焊線間的相互影響，并方便維護，用不同母線槽向各焊線分別供電。

5）點焊機安裝時應注意三相平衡

點焊機為單相380V負荷，接于三相電源的其中兩相，如安裝點焊機分配不合理，會因三相不平衡而出現零序電流。故應結合工藝流程要求，合理安裝點焊機。

6）采用TSC動態不對稱補償

點焊機等非對稱負荷采用采用TSC動態不對稱補償（圖2），其它負荷用對稱補償。

焊接負荷應當使用三相不對稱補償的動態補償器。TSC的可控硅動態補償器可采用三相獨立控制技術，分相檢測、補償，電容器為特制單相電容。當點焊機一旦工作，控制器同步進行網絡檢測分析，分別確定連接各單相電源上的點焊機所需的無功功率，并與設定的目標值比較，在小于20ms內投切對應在各相上的不同容量的電容器組，從而及時補償無功功率。

無功功率補償裝置的響應時間，是補償裝置最重要的指標之一。 TSC動態無功功率補償裝置的響應時間從網絡檢測、運算（控時效果比全部包裹更明顯。用該方法進行加固的柱體不僅可以提高柱體的承載力，而且可以提高柱體的延性，該項工藝在地震多災地區的優勢更加明顯。

3 加固的施工技術要點

1）做好施工前的準備工作，施工前對所要加固的建筑物進行研究分析計算等，如加固的層數，構件的特點，配備相應的設備，以保證施工的順利進行；

2）對加固部位進行必要的處理，保證加固的效果。如對混凝土部位進行消光打磨等，在潮濕的施工環境下，對加固的部位進行干燥處理，去除表面灰塵；

3）在粘貼碳纖維布時不忘進行刷底層樹脂，這可以有效的使碳纖維布和混凝土構件密切粘和，刷樹脂要均勻、有足夠的粘結強度，以使它們共同作用加固構件。底層樹脂應該均勻、全面；

4）粘貼碳纖維布時用專門的粘貼工具進行施工，為防止粘貼的過程中出現氣泡影響粘貼效果，可用浸潤的樹脂進行抹平，擠出其中的氣泡，把碳纖維布粘貼平順，擠出其中的氣泡，如果需要粘貼多層碳纖維布，重復上述操作，最后覆上聚醋薄膜；

5）對粘貼后的碳纖維布表面進行適當處理，待樹脂固凝固之后，可在碳纖維布的表面刷一層防火漆或防曬漆，增強粘和的持久性，防止樹脂的老化脫落。

4 碳纖維棒材加固橋梁結構的一般方法

碳纖維棒材由于其自身特性，它的加固補強作用主要體現在以下幾點，受彎構件的正截面承載力的補強，截面的承剪的加強，斜截面承載力進行加強。

4.1 正截面承載力加強

用碳纖維棒材進行構件加固時方式有很多種，對構件正截面承載力進行加強時時宜采用采用植筋的方式進行，當正截面抗彎能力不能滿足需要時要先進行處理后方可加固。

4.2 斜截面抗彎和截面承剪加強

用碳纖維棒材進行斜截面抗彎和截面承剪加強時一般也采用植筋的方式進行，加固方式可參照圖2所示步驟，在梁的側表面和梁體內的主拉應力跡線一致的地方，鑿出溝槽，放人碳纖維棒材，然后用環氧樹脂混凝土封閉。

5 結論

運用碳纖維對建筑物進行加固，無論是片材還是棒材都有十分顯著的特點和優勢，相比于其它加固方式是一種值得廣泛應用的新技術。

[1]金琳.碳纖維片材在混凝土框架梁加固中的應用[J].黑龍江科技信息，2007(6).

[2]包曉云.碳纖維布在舊橋加固維修工程中的應用——煙鳳線外夾河大橋加固維修為例[J].科技信息，2007(2).

[3]王濤，黃平明.碳纖維布采用預應力卸載法加固鋼筋混凝土空心板橋的分析研究[J].太原理工大學學報，2008(1).

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