1吊車滑觸線技術參數(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。測試報告中的有關數(shù)據(jù)如表 1所示。
1?1滑觸線載流與溫升有關
滑觸線的載流量與環(huán)境溫度和通電以后導體的溫升有關，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。多數(shù)產(chǎn)品樣本中給出滑觸線的載流量只標注了環(huán)境溫度而未標注溫升，例如 《鋼鐵企業(yè)電力設計手冊 》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體的溫度有關
《鋼鐵企業(yè)電力設計手冊 》中列出，銅和鋁導體的電阻值是按導體溫度未達到 50℃時的計算值，鋼導體電阻值是指導體溫度為 20℃時的直流電阻值。
滑觸線的電阻值隨著導體溫度的升高而增大，電阻與溫度的關系為：
Ｒ2＝Ｒ1 ［1＋ａ（ｔ2－ｔ1） ］
式中：Ｒ2－導體在溫度變化后的電阻值，Ω；
Ｒ1－導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。交流電阻還應考慮集膚效應，集膚效應與導體的材料和截面積有關。在 《鋼鐵企業(yè)電力設計手冊 》中所列鋼導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體材料性質(zhì)有關
滑觸線的電抗計算比較復雜，從表 1中可以看出，滑觸線的電抗值與相間距、滑觸線導體幾何尺寸有關，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輔助導線、增加滑觸線供電點。
實踐證明，即使采用了這些相應措施，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電器設備 （電動機、變壓器、電纜線、開關、接觸器等 ）國內(nèi)都已有成熟配套的產(chǎn)品供應。
（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，電器設備費用也有相應減少。
（5）由于起重機本身的電控設備電流的減少，降低了電控設備的維修率，其費用可以減少大約例如，某熱軋廠通過技術改造，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)滑觸線化學穩(wěn)定性強
銅的抗腐蝕、抗氧化性、耐高溫等化學特性都比鋼好，這對延長銅質(zhì)滑觸線等設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)導線發(fā)生腐蝕，會產(chǎn)生氫氧化物和氫氣，繼而破壞導線絕緣層，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，設定某企業(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)絡中傳導電流的滑動觸塊，具有良好的導電性和耐磨性，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參數(shù)的**性和完整性，確保設備安全經(jīng)濟的運行，以達到節(jié)能降耗、服務社會的目的。
