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摘要：現(xiàn)如今的汽車(chē)制造行業(yè)，使用的機(jī)械設(shè)備越來(lái)越精密，制造技術(shù)與自動(dòng)化水平也越來(lái)越高，為此對(duì)供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量要求更高更苛刻，同時(shí)對(duì)不能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)工藝需求的供電質(zhì)量進(jìn)行治理。通過(guò)分析汽車(chē)制造過(guò)程中沖壓工藝、焊接工藝、涂裝工藝、總裝工藝產(chǎn)生的諧波、功率因數(shù)低、電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目治理案例，介紹了系統(tǒng)解決方案，并對(duì)取得治理效果進(jìn)行展示分析。
關(guān)鍵詞：汽車(chē)制造行業(yè)；非線性負(fù)載；電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理；系統(tǒng)解決方案；
0.引言
電能質(zhì)量是電力工業(yè)產(chǎn)品的重要指標(biāo)，涉及發(fā)、供、用各方面的權(quán)益。隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，沖擊性、非線性的負(fù)載越來(lái)越多，尤其是電力電子器件的應(yīng)用，使得諧波、電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題尤為嚴(yán)重。汽車(chē)行業(yè)的電能質(zhì)量問(wèn)題，主要體現(xiàn)在汽車(chē)制造業(yè)中，而在汽車(chē)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(gè)汽車(chē)制造流程緊密銜接，具有高度集成的特點(diǎn)，對(duì)電能質(zhì)量的要求相對(duì)較高。而任何一個(gè)制造工藝的供電故障、電氣事故都會(huì)影響到上一個(gè)工藝或下一個(gè)工藝的正常運(yùn)作。因此，治理諧波，提高電能質(zhì)量，營(yíng)造安全、穩(wěn)定、高效、健康的綠色電能質(zhì)量環(huán)境問(wèn)題是汽車(chē)制造行業(yè)的配電中非常重視的問(wèn)題。
1.汽車(chē)制造行業(yè)供配電系統(tǒng)諧波源及其危害
汽車(chē)制造行業(yè)供配電系統(tǒng)中的諧波源主要可分為沖壓設(shè)備、焊接設(shè)備、涂裝設(shè)備以及總裝設(shè)備四大類(lèi)，具有畸變率高、功率因數(shù)低、種類(lèi)雜、數(shù)量多等特點(diǎn)。
2方案特點(diǎn)
（1）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)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(cè)、治理與設(shè)備運(yùn)維等功能外，亦可通過(guò)接入AcrelEMS-EV汽車(chē)制造綜合能效管理平臺(tái)，為用戶提供遠(yuǎn)程在線服務(wù)；
（2）全控技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量；
（3）專(zhuān)業(yè)化的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：電能質(zhì)量實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，測(cè)量精度高、測(cè)得準(zhǔn)，符合IEC61000-4-30標(biāo)準(zhǔn)；
（4）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理裝置整體設(shè)計(jì)，通過(guò)上位平臺(tái)實(shí)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(shù)過(guò)關(guān)、質(zhì)量過(guò)硬，具備網(wǎng)絡(luò)化、可調(diào)控、快速響應(yīng)的性能；
（6）電能管理務(wù)業(yè)務(wù)綜合協(xié)同：配電監(jiān)控管理與運(yùn)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(fèi)提供控制手段。
3.方案價(jià)值
（1）全面監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量，保障供電可靠性
對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)制造的供配電回路的電氣參數(shù)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，確保設(shè)備用電符合標(biāo)準(zhǔn)要求。微秒級(jí)故障錄波與SOE告警能夠及時(shí)記錄故障發(fā)生時(shí)全部數(shù)據(jù)信息，支持開(kāi)展故障追蹤與問(wèn)題定位。
（2）完整電能質(zhì)量治理
通過(guò)集中+就地整體電能質(zhì)量治理模式，更大程度滿足無(wú)功和諧波治理的要求，提高整個(gè)汽車(chē)制造供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，減少對(duì)其它供電及制造設(shè)備造成危害。
（3）數(shù)據(jù)應(yīng)用及增值服務(wù)
系統(tǒng)提供多維度的用電指標(biāo)統(tǒng)計(jì)與電能數(shù)據(jù)分析工具，為配電系統(tǒng)運(yùn)行管理優(yōu)化和節(jié)能降耗提供指導(dǎo)。
4.安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理產(chǎn)品選型
4.1集中治理
針對(duì)汽車(chē)制造行業(yè)配電系統(tǒng)中涉及到的空調(diào)、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、水泵等電器設(shè)備及數(shù)量較多的計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，為減少諧波對(duì)電網(wǎng)側(cè)的危害，同時(shí)確保無(wú)功功率因數(shù)達(dá)到國(guó)標(biāo)要求值，避免罰款，可采用配電房集中治理的方式，同時(shí)也可對(duì)整個(gè)低壓供配電系統(tǒng)進(jìn)行電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)，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(cè)等，其集中治理的產(chǎn)品選型見(jiàn)表1。
表1電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)及集中治理產(chǎn)品選型表
4.2就地治理
汽車(chē)制造各個(gè)生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)，包含了行車(chē)、液壓機(jī)床、弧焊機(jī)、升降平臺(tái)、同步舉升機(jī)等各種設(shè)備，運(yùn)行過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)有影響的諧波，通常電流畸變率在30%左右。同時(shí)，在車(chē)間通常選用LED日光燈、金鹵燈、無(wú)極燈、工業(yè)風(fēng)扇、工業(yè)吊扇等設(shè)備，此類(lèi)設(shè)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(huì)進(jìn)行疊加，致使N線的電流過(guò)大。針對(duì)上述負(fù)載情況，建議在各個(gè)重要設(shè)備的配電箱增加電能質(zhì)量補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行就地治理，以達(dá)到終端治理諧波的目的，避免影響到整個(gè)配電系統(tǒng)的和其他的用電設(shè)備，末端治理的產(chǎn)品選型見(jiàn)表2。
表2末端治理產(chǎn)品選型表
5.南京某汽車(chē)制造公司電能質(zhì)量治理項(xiàng)目案例
5.1項(xiàng)目背景
南京某汽車(chē)制造商車(chē)間設(shè)備近年來(lái)受諧波影響，尤其沖壓和焊接設(shè)備大量使用，導(dǎo)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(chǎng)有個(gè)別無(wú)功柜內(nèi)電容器鼓包損壞，無(wú)功需量增加，導(dǎo)致功率因數(shù)過(guò)低，同時(shí)其它電氣設(shè)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(duì)廠區(qū)1#室內(nèi)配電房以及2#戶外箱進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試，并根據(jù)具體測(cè)量數(shù)據(jù)給出相應(yīng)的治理方案。
5.2測(cè)量結(jié)果
測(cè)量數(shù)據(jù)
由上述測(cè)量數(shù)據(jù)可看出，1#室內(nèi)配電房和2#戶外箱無(wú)功功率因數(shù)分別為0.7和0.78，低于國(guó)家要求的0.9的標(biāo)準(zhǔn)。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(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了國(guó)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(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載設(shè)備主要為電動(dòng)機(jī)、變頻器、沖壓設(shè)備、焊接設(shè)備、涂裝設(shè)備以及總裝設(shè)備等，可通過(guò)在配電房集中治理，消除諧波電壓/電流對(duì)整個(gè)供配電系統(tǒng)、變壓器、無(wú)功柜和其它用電設(shè)備的影響；為了消除末端設(shè)備（例如電焊機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)和沖壓機(jī)等工業(yè)負(fù)載）產(chǎn)生的諧波影響及危害，可采用有針對(duì)性的就地治理解決方案，以至于達(dá)到準(zhǔn)確治理的效果。
5.3解決方案
由于系統(tǒng)中無(wú)功柜均為傳統(tǒng)無(wú)源無(wú)功補(bǔ)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(wú)功柜受到損害，無(wú)功柜在諧波較大的場(chǎng)合建議改造，同時(shí)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(wú)功柜，由于傳統(tǒng)無(wú)源電容裝置在負(fù)載電流快速變化時(shí)和電網(wǎng)電壓、電流畸變率高時(shí)無(wú)法及時(shí)響應(yīng)，同時(shí)極容易諧振，燒毀電容器和投切開(kāi)關(guān)，因此建議選用AnCos-GⅠ型有源無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，該裝置具備無(wú)極性補(bǔ)償、毫秒級(jí)全響應(yīng)時(shí)間及適合在負(fù)載快速變化場(chǎng)合的特點(diǎn)，同時(shí)是由IGBT構(gòu)成的有源型補(bǔ)償裝置，不會(huì)諧振。另外增加AnSin-GⅠ型有源諧波治理系統(tǒng)裝置進(jìn)行集中諧波治理，減少諧波對(duì)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(yùn)行效率。
方案二：就地治理：建議在樓層配電間或電焊機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)和沖壓機(jī)等工業(yè)負(fù)載（負(fù)載變比快、畸變率較高）末端加裝AnSinⅠ型有源諧波治理裝置。
6.結(jié)論
目前汽車(chē)制造行業(yè)中的設(shè)備普遍采用的是電力電子變流和控制器件，致使車(chē)間的非線性制造設(shè)備負(fù)荷的種類(lèi)和數(shù)量大幅度增加，諧波污染日趨嚴(yán)重，給配電系統(tǒng)和制造設(shè)備帶來(lái)巨大危害。但車(chē)間的供配電系統(tǒng)諧波問(wèn)題一直沒(méi)得到足夠重視，諧波造成的變壓器內(nèi)損和異常發(fā)熱、設(shè)備故障、使用壽命縮短等直接和間接經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)巨大。通過(guò)對(duì)汽車(chē)制造車(chē)間供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行研究，安科瑞為汽車(chē)制造行業(yè)提供了一套完整的電能治理監(jiān)測(cè)與治理的系統(tǒng)解決方案，使汽車(chē)制造行業(yè)的電能質(zhì)量問(wèn)題得到了有效的治理。
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