1吊車滑觸線技術(shù)參數(shù)分析

吊車的供電系統(tǒng)大多采用鋼質(zhì)滑觸線?存在電能浪費現(xiàn)象，為了達到節(jié)能降耗的目的，采用銅質(zhì)滑觸線和提高供電電壓是行之有效的節(jié)能方法。目前吊車滑觸線的生產(chǎn)廠家很多，但給出的技術(shù)參數(shù)不夠規(guī)范，為此利用國家檢測中心對幾種典型滑觸線的測試報告中的數(shù)據(jù)來進行說明。測試報告中的有關(guān)數(shù)據(jù)如表 1所示。

1?1滑觸線載流與溫升有關(guān)

滑觸線的載流量與環(huán)境溫度和通電以后導(dǎo)體的溫升有關(guān)，滑觸線的允許溫升越高載流量越大。不同環(huán)境溫度下，滑觸線的載流量均應(yīng)修正，而環(huán)境溫度對鋼質(zhì)滑觸線的載流量影響不大，與溫升有關(guān)。多數(shù)產(chǎn)品樣本中給出滑觸線的載流量只標(biāo)注了環(huán)境溫度而未標(biāo)注溫升，例如 《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊 》中工字鋼 Ｎ14（環(huán)境溫度 25℃時 ）載流量為 810Ａ，但具體溫升值卻不清楚。從表 1中可以看出，工字鋼 Ｎ14在環(huán)境溫度 25℃溫升 109Ｋ時載流量才能達到 810Ａ?而溫升 65Ｋ時載流量只有 650Ａ。這就說明滑觸線的載流量只有標(biāo)注環(huán)境溫度和允許溫升才有意義。文中所說的不同環(huán)境溫度下滑觸線的載流量應(yīng)修正，是指允許溫升確定后，根據(jù)環(huán)境溫度修正滑觸線的載流量。經(jīng)驗表明，環(huán)境溫度每增加 5℃，滑觸線的載流量可減小約 5?5％ ～7％。

1?2滑觸線的電阻值與導(dǎo)體的溫度有關(guān)

《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊 》中列出，銅和鋁導(dǎo)體的電阻值是按導(dǎo)體溫度未達到 50℃時的計算值，鋼導(dǎo)體電阻值是指導(dǎo)體溫度為 20℃時的直流電阻值。

滑觸線的電阻值隨著導(dǎo)體溫度的升高而增大，電阻與溫度的關(guān)系為：

Ｒ2＝Ｒ1 ［1＋ａ（ｔ2－ｔ1） ］

式中：Ｒ2－導(dǎo)體在溫度變化后的電阻值，Ω；

Ｒ1－導(dǎo)體在溫度變化前的電阻值，Ω；

ａ－電阻溫度系數(shù)；

ｔ2－溫度變化后的溫度?℃；

ｔ1－溫度變化前的溫度?℃。

電阻值的測試一定要帶接點，這樣才能反映真實情況。交流電阻還應(yīng)考慮集膚效應(yīng)，集膚效應(yīng)與導(dǎo)體的材料和截面積有關(guān)。在 《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊 》中所列鋼導(dǎo)體的電阻分別給出了交流電阻和直流電阻，交流電阻與直流電阻的阻值差別很大，例 如 角 鋼 Ｌ50×50×5的 直 流 電 阻 值 為0?3Ω／ｋｍ，交流電阻值為 1?1Ω／ｋｍ。

1?3滑觸線的電抗值與導(dǎo)體材料性質(zhì)有關(guān)

滑觸線的電抗計算比較復(fù)雜，從表 1中可以看出，滑觸線的電抗值與相間距、滑觸線導(dǎo)體幾何尺寸有關(guān)，相間距越大電抗值越大。有些產(chǎn)品樣本中給出了滑觸線阻抗值，但未注明相間距，這樣不夠完整，需進一步完善。

2吊車滑觸線的供電電壓

隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，大噸位吊車不斷增多。為了保證起重機的端子電壓降在允許范圍內(nèi)（一般不超過額定電壓的 15％ ），不得不采用增大滑觸線橫截面積或增設(shè)輔助導(dǎo)線、增加滑觸線供電點。

實踐證明，即使采用了這些相應(yīng)措施，也很難滿足電壓降的要求。通過試驗，如果將現(xiàn)行的380Ｖ電壓升為660Ｖ電壓，既可減少起重機供電線路的電壓降，也可增加輸電距離，還可降低功率損耗。*大的優(yōu)點是提高能源利用效率，減少運行費用。

將吊車滑觸線的供電電壓由 380Ｖ升為 660Ｖ的可行性和優(yōu)越性如下。

（1）為了提高吊車供電的可靠性和減少吊車頻繁啟動對其他用電設(shè)備的影響，吊車滑觸線供電一般采用專用變壓器，對電壓進行調(diào)整簡單而易行。

（2）660Ｖ電器設(shè)備 （電動機、變壓器、電纜線、開關(guān)、接觸器等 ）國內(nèi)都已有成熟配套的產(chǎn)品供應(yīng)。

（3）吊車滑觸線供電電壓由 380Ｖ升為 660Ｖ，同樣功率下電流減少到 57?6％，電壓降減少到57?6％，保證了電動機能獲得足夠的運行電壓，改善了電動機的運行。

（4）吊車滑觸線及其供電電纜線費用減少了約一半，電器設(shè)備費用也有相應(yīng)減少。

（5）由于起重機本身的電控設(shè)備電流的減少，降低了電控設(shè)備的維修率，其費用可以減少大約例如，某熱軋廠通過技術(shù)改造，將吊車滑觸線供電電壓由 380Ｖ改為 660Ｖ，通過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)：年節(jié)省電能 307663ｋＷｈ，年節(jié)省材料 （主要包括滑觸線及其配套電器等 ）費用約 175萬元，充分體現(xiàn)了其優(yōu)越性。

3吊車銅質(zhì)滑觸線與鋼質(zhì)滑觸線的比較分析

銅質(zhì)滑觸線具有載流量大、重量輕、導(dǎo)電率高、電能損耗小、壓降小、安全維護方便等優(yōu)點，適用大噸位吊車、高溫等惡劣環(huán)境。鋼質(zhì)滑觸線雖然有制作簡單、容易上馬等優(yōu)點，但存在導(dǎo)電率低、阻抗大、電壓損失大、電能損耗高等問題。

表 1對鋼質(zhì)滑觸線和銅質(zhì)滑觸線的主要性能參數(shù)進行了對比。

3?1銅質(zhì)滑觸線化學(xué)穩(wěn)定性強

銅的抗腐蝕、抗氧化性、耐高溫等化學(xué)特性都比鋼好，這對延長銅質(zhì)滑觸線等設(shè)備的使用壽命以及給生產(chǎn)帶來的穩(wěn)定性是非常有利的。鋼材在潮濕或堿性環(huán)境下極易被腐蝕，這種特性極大地降低了滑觸線的使用壽命。一旦鋼質(zhì)導(dǎo)線發(fā)生腐蝕，會產(chǎn)生氫氧化物和氫氣，繼而破壞導(dǎo)線絕緣層，輕者使起重機電機三相電流不平衡，絕緣下降，重者造成電機缺相運行，燒壞電機。由于銅的化學(xué)特性比較穩(wěn)定，就可以避免這種事故的發(fā)生。

3?2銅質(zhì)滑觸線物理特性優(yōu)越

銅的強度、抗拉性、抗沖擊性、耐磨性等物理性質(zhì)，相對與鋼材而言，都有顯著的優(yōu)越性，非常有利于延長滑觸線的壽命以及提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。這一特性在與鋼質(zhì)滑觸線的對比中顯得尤為突出。目前，許多吊車采用的鋼質(zhì)滑觸線，雖然這類滑觸線具有制造簡單、安裝方便、價格低廉等優(yōu)點，但其也有明顯的缺點，即當(dāng)滑觸線較長時 （一般指大于60ｍ），經(jīng)過幾個冬夏的使用，就會出現(xiàn)上拱下翹、內(nèi)鼓外偏等變形現(xiàn)象，直接影響吊車的安全運行。

3?3銅質(zhì)滑觸線電能分析

銅質(zhì)滑觸線電阻率小、電能損耗低、線路壓降小。以表 1中列舉的兩種滑觸線為例，鋼質(zhì)滑觸線電阻值是銅質(zhì)滑觸線電阻值的 8?5倍。如果滑觸線長80ｍ，計算電流800Ａ，年工作6500ｈ，那么使用鋼質(zhì)滑觸線年電能損耗為 132313ｋＷｈ，使用銅質(zhì)滑觸線年電能損耗為 15475ｋＷｈ，銅質(zhì)滑觸線比鋼

質(zhì)滑觸線年節(jié)省電能消耗 116838ｋＷｈ。同時，由于銅質(zhì)滑觸線電阻率小，鋼質(zhì)滑觸線線路壓降是銅質(zhì)滑觸線線路壓降的 2?7倍。

3?4銅質(zhì)滑觸線的成本分析

（1）購買成本。

以 2009年的市場價格為基礎(chǔ)，設(shè)定某企業(yè)需要新建80ｍ滑觸線 （額定電流800Ａ），銅質(zhì)滑觸線每米 250元，則需要 3×250×80＝60000元，鋼質(zhì)滑觸線每米 80元，則需要 3×80×80＝19200元（滑觸線按三相三線制考慮 ）。

（2）運營成本。

滑觸線運行過程中以耗電為主，以電費代替其運營成本。如果工業(yè)用電按 1?2元／ｋＷｈ計算，則80ｍ滑觸線的年運營成本為：

銅質(zhì)滑觸線 15475×1?2＝18570元／ａ；鋼質(zhì)滑觸線 132313×1?2＝158776元／ａ。

（3）維護成本。

滑觸線在每年的使用過程中都需要進行維護，主要是滑觸線的不穩(wěn)定造成生產(chǎn)的停頓和其他設(shè)備的損壞，造成使用不同的滑觸線其維護成本相差很大。如都按 80ｍ計算，鋼質(zhì)滑觸線更換附屬設(shè)備所需費用是銅質(zhì)滑觸線的 2～3倍。

（4）滑觸線的回收效益。

滑觸線使用若干年后，可以再回收利用以抵消部分成本。銅材的回收率為 100％，回收銅價是新銅價格的 80％，銅的綜合回收率是 80％；鋼材的回收率為 50％，回收鋼價是新鋼價格的 50％，鋼材的綜合回收率只有 25％。那么，80ｍ銅質(zhì)滑觸線的回收收益為 60000×80％ ＝48000元；80ｍ鋼質(zhì)滑觸線的回收收益為 19200×25％ ＝4800元。

（5）合計成本。

設(shè)滑觸線壽命周期為 10年，合計成本 ＝購買成本 ＋運營成本 ×10－回收收益 （其中，鋼質(zhì)滑觸線的安裝成本及維護成本均高于銅質(zhì)滑觸線，但由于不方便統(tǒng)計和計量，故未予考慮 ）。表 2所示為不同類型下新建滑觸線周期合計成本統(tǒng)計。

綜上分析，新建 80ｍ的滑觸線，采用銅質(zhì)滑觸線雖然新建成本為60000元，但運營成本只有18570元／ａ；采用 鋼 質(zhì) 滑 觸 線 隨 然 新 建 成 本 為19200元，但運營成本需要 158776元／ａ。銅質(zhì)滑觸線與鋼質(zhì)滑觸線相比，每月節(jié)約運營電費 15578元，連續(xù)運行 13個月就可以從節(jié)約電費收益中收回合計成本，之后每年可節(jié)約運營成本 14萬元。

3?5銅質(zhì)滑觸線的安裝與維護

銅的密度比鋼材要大，二者的比例大約是3?3∶2?9，而二者的電阻率之比為 1∶6?8，要通過同樣的載流量，二者的橫截面積之比為 1∶6?8，同樣長度的滑觸線重量之比大約為 1∶7。使用鋼質(zhì)滑觸線，支架體積比銅質(zhì)滑觸線要大，大約增加了60％的安裝體積和 55％的安裝重量 （綜合支架因素 ），顯得特別重。所以，銅質(zhì)滑觸線結(jié)構(gòu)緊湊，大大縮小安裝體積，方便又節(jié)省空間。

銅質(zhì)滑觸線系統(tǒng)里用于饋電網(wǎng)絡(luò)中傳導(dǎo)電流的滑動觸塊，具有良好的導(dǎo)電性和耐磨性，能明顯減少接觸金屬線的磨損，幾乎可以消除運行中的火花，延長滑觸線的使用壽命。同時維護工作量很少。

4結(jié)語

大、中型吊車采用銅質(zhì)滑觸線與鋼質(zhì)滑觸線相比，不僅存在明顯的節(jié)能優(yōu)勢，而且存在較大的便捷優(yōu)勢。建議采用銅質(zhì)滑觸線的同時，將電動機的供電電壓從 380Ｖ提升為 660Ｖ，在滑觸線選型時必須考慮技術(shù)參數(shù)的**性和完整性，確保設(shè)備安全經(jīng)濟的運行，以達到節(jié)能降耗、服務(wù)社會的目的。