關鍵詞：汽車制造行業(yè)；非線性負載；電能質(zhì)量監(jiān)測與治理；系統(tǒng)解決方案；

  電能質(zhì)量是電力工業(yè)產(chǎn)品的重要指標，涉及發(fā)、供、用各方面的權益。隨著科技的進步與發(fā)展，沖擊性、非線性的負載越來越多，尤其是電力電子器件的應用，使得諧波、電壓波動、閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量問題尤為嚴重。汽車行業(yè)的電能質(zhì)量問題，主要體現(xiàn)在汽車制造業(yè)中，而在汽車制造業(yè)中，主要體現(xiàn)在沖壓、焊接、涂裝、總裝生產(chǎn)工藝。整個汽車制造流程緊密銜接，具有高度集成的特點，對電能質(zhì)量的要求相對較高。而任何一個制造工藝的供電故障、電氣事故都會影響到上一個工藝或下一個工藝的正常運作。因此，治理諧波，提高電能質(zhì)量，營造安全、穩(wěn)定、高效、健康的綠色電能質(zhì)量環(huán)境問題是汽車制造行業(yè)的配電中非常重視的問題。

  汽車制造行業(yè)供配電系統(tǒng)中的諧波源主要可分為沖壓設備、焊接設備、涂裝設備以及總裝設備四大類，具有畸變率高、功率因數(shù)低、種類雜、數(shù)量多等特點。

 

2方案特點

  （1）電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)除作為本地終端為用戶提供電能質(zhì)量監(jiān)測、治理與設備運維等功能外，亦可通過接入AcrelEMS-EV汽車制造綜合能效管理平臺，為用戶提供遠程在線服務；

  （2）全控技術實現(xiàn)電能質(zhì)量；

  （3）專業(yè)化的電能質(zhì)量監(jiān)測：電能質(zhì)量實時在線監(jiān)測，測量精度高、測得準，符合IEC61000-4-30標準；

  （4）電能質(zhì)量監(jiān)測與治理裝置整體設計，通過上位平臺實現(xiàn)統(tǒng)一管理和閉環(huán)控制；

  （5）高品質(zhì)電能質(zhì)量治理：配套電力電子裝置技術過關、質(zhì)量過硬，具備網(wǎng)絡化、可調(diào)控、快速響應的性能；

  （6）電能管理務業(yè)務綜合協(xié)同：配電監(jiān)控管理與運維、電能分析與電能質(zhì)量數(shù)據(jù)共享融通，為企業(yè)電能供給與消費提供控制手段。

3.方案價值

  （1）全面監(jiān)測電能質(zhì)量，保障供電可靠性

對汽車生產(chǎn)制造的供配電回路的電氣參數(shù)進行全面監(jiān)測，確保設備用電符合標準要求。微秒級故障錄波與SOE告警能夠及時記錄故障發(fā)生時全部數(shù)據(jù)信息，支持開展故障追蹤與問題定位。

  （2）完整電能質(zhì)量治理

通過集中+就地整體電能質(zhì)量治理模式，更大程度滿足無功和諧波治理的要求，提高整個汽車制造供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，減少對其它供電及制造設備造成危害。

  （3）數(shù)據(jù)應用及增值服務

系統(tǒng)提供多維度的用電指標統(tǒng)計與電能數(shù)據(jù)分析工具，為配電系統(tǒng)運行管理優(yōu)化和節(jié)能降耗提供指導。

4.1集中治理

  針對汽車制造行業(yè)配電系統(tǒng)中涉及到的空調(diào)、風機、電動機、水泵等電器設備及數(shù)量較多的計算機等網(wǎng)絡通信設備，為減少諧波對電網(wǎng)側的危害，同時確保無功功率因數(shù)達到國標要求值，避免罰款，可采用配電房集中治理的方式，同時也可對整個低壓供配電系統(tǒng)進行電能質(zhì)量在線監(jiān)測，其中包含諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測等，其集中治理的產(chǎn)品選型見表1。

表1電能質(zhì)量監(jiān)測及集中治理產(chǎn)品選型表

 

4.2就地治理

  汽車制造各個生產(chǎn)車間內(nèi)，包含了行車、液壓機床、弧焊機、升降平臺、同步舉升機等各種設備，運行過程中不可避免地產(chǎn)生對整個配電系統(tǒng)有影響的諧波，通常電流畸變率在30%左右。同時，在車間通常選用LED日光燈、金鹵燈、無極燈、工業(yè)風扇、工業(yè)吊扇等設備，此類設備的諧波電流通常以3次諧波為主，3次諧波電流作為零序電流，三相矢量角度也是一致的。因此N線會進行疊加，致使N線的電流過大。針對上述負載情況，建議在各個重要設備的配電箱增加電能質(zhì)量補償設備進行就地治理，以達到終端治理諧波的目的，避免影響到整個配電系統(tǒng)的和其他的用電設備，末端治理的產(chǎn)品選型見表2。

表2末端治理產(chǎn)品選型表

 

5.1項目背景

  南京某汽車制造商車間設備近年來受諧波影響，尤其沖壓和焊接設備大量使用，導致廠區(qū)電能質(zhì)量較差，變壓器及線纜的損耗增加，現(xiàn)場有個別無功柜內(nèi)電容器鼓包損壞，無功需量增加，導致功率因數(shù)過低，同時其它電氣設備的老化程度明顯損耗逐漸上升，出現(xiàn)各種電氣故障。分別對廠區(qū)1#室內(nèi)配電房以及2#戶外箱進行數(shù)據(jù)測試，并根據(jù)具體測量數(shù)據(jù)給出相應的治理方案。

5.2測量結果

測量數(shù)據(jù)

  由上述測量數(shù)據(jù)可看出，1#室內(nèi)配電房和2#戶外箱無功功率因數(shù)分別為0.7和0.78，低于國家要求的0.9的標準。1#室內(nèi)配電房所在的供配電系統(tǒng)中5次、7次和11次諧波電流值遠遠超過了國家GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》0.38KV系統(tǒng)各次諧波及諧波電流值標準，現(xiàn)場負載設備主要為電動機、變頻器、沖壓設備、焊接設備、涂裝設備以及總裝設備等，可通過在配電房集中治理，消除諧波電壓/電流對整個供配電系統(tǒng)、變壓器、無功柜和其它用電設備的影響；為了消除末端設備（例如電焊機、點焊機和沖壓機等工業(yè)負載）產(chǎn)生的諧波影響及危害，可采用有針對性的就地治理解決方案，以至于達到準確治理的效果。

5.3解決方案

  由于系統(tǒng)中無功柜均為傳統(tǒng)無源無功補償電容器件，5次和7次諧波電流極易灌入電容柜中，與5其產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，放大諧波電流，使無功柜受到損害，無功柜在諧波較大的場合建議改造，同時增加濾波裝置，具體方案如下：

  方案一：集中治理：建議配電房更換無功柜，由于傳統(tǒng)無源電容裝置在負載電流快速變化時和電網(wǎng)電壓、電流畸變率高時無法及時響應，同時極容易諧振，燒毀電容器和投切開關，因此建議選用AnCos-GⅠ型有源無功補償裝置進行無功補償，該裝置具備無極性補償、毫秒級全響應時間及適合在負載快速變化場合的特點，同時是由IGBT構成的有源型補償裝置，不會諧振。另外增加AnSin-GⅠ型有源諧波治理系統(tǒng)裝置進行集中諧波治理，減少諧波對電網(wǎng)、變壓器及供配電系統(tǒng)的危害，改善供電系統(tǒng)電壓和電流穩(wěn)定性，提升系統(tǒng)的整體運行效率。

  方案二：就地治理：建議在樓層配電間或電焊機、點焊機和沖壓機等工業(yè)負載（負載變比快、畸變率較高）末端加裝AnSinⅠ型有源諧波治理裝置。

  目前汽車制造行業(yè)中的設備普遍采用的是電力電子變流和控制器件，致使車間的非線性制造設備負荷的種類和數(shù)量大幅度增加，諧波污染日趨嚴重，給配電系統(tǒng)和制造設備帶來巨大危害。但車間的供配電系統(tǒng)諧波問題一直沒得到足夠重視，諧波造成的變壓器內(nèi)損和異常發(fā)熱、設備故障、使用壽命縮短等直接和間接經(jīng)濟損失相當巨大。通過對汽車制造車間供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量進行研究，安科瑞為汽車制造行業(yè)提供了一套完整的電能治理監(jiān)測與治理的系統(tǒng)解決方案，使汽車制造行業(yè)的電能質(zhì)量問題得到了有效的治理。