臺達有源無功補償器SVG在汽車行業(yè)的應用

/中達電通股份有限公司 施寶君/

臺達有源無功補償器SVG在汽車行業(yè)的應用

/中達電通股份有限公司 施寶君/

［1］ GB/T 18802.12—2014 低壓電涌保護器（SPD）第12部分：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器選擇和使用導則［S］.

［2］GB/T 18802.12—2006 低壓電涌保護器（SPD）第12部分：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器選擇和使用導則［S］.

［3］IEC 61643-12：2008 Low—voltage surge protective devices Part 12： Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems Selection and application principles［S］.

本文主要闡述了臺達有源無功補償器SVG在某汽車車身沖壓焊接零部件重點配套企業(yè)的成功應用。通過有源無功補償器SVG的應用，解決了傳統(tǒng)無功補償不能有效進行無功和諧波綜合治理、傳統(tǒng)補償器電容器衰減損壞、電抗器燒毀和接觸器晶閘管燒毀擊穿等問題。同時，其提高了焊接車間的電能質(zhì)量，減少了力率電費罰款，保證了生產(chǎn)線上焊接機器人的可靠運行。此外，還保證了焊機端電壓，使產(chǎn)品的焊接質(zhì)量獲得了保障。

有源無功補償器SVG 焊接車間 點焊機

1 項目背景

在汽車行業(yè)的沖壓、焊接、涂裝、總裝四大工藝生產(chǎn)線中，從電能質(zhì)量來看，以焊接生產(chǎn)線的電能質(zhì)量最為惡劣。焊接生產(chǎn)線大部分焊機采用2相380V電源，運行時造成系統(tǒng)嚴重的三相不平衡，快速變化的沖擊電流導致系統(tǒng)壓降較大，從而引起客戶生產(chǎn)線的焊接質(zhì)量下降。

某汽車配套企業(yè)立足于轎車零部件的開發(fā)與生產(chǎn)，目前已成為一汽、一汽大眾、上海大眾等主機廠捷達、奧迪、紅旗、寶來、馬自達M6、PQ35等中高檔轎車消聲器、凈化器、車身沖壓焊接零部件的重點配套企業(yè)。該企業(yè)原供電系統(tǒng)采用傳統(tǒng)補償器，不能快速跟蹤負載變化進行動態(tài)精準補償系統(tǒng)無功和諧波，造成原有補償裝置接觸器、電容器、電抗器頻繁燒毀，系統(tǒng)功率因數(shù)偏低，并造成力率電費罰款。由于系統(tǒng)諧波電流含量豐富，造成變壓器、母線發(fā)熱嚴重，變壓器響聲異常（見圖1）。另外，生產(chǎn)線上的機器人焊機因為電能質(zhì)量問題而保護停機。為解決這些現(xiàn)場問題，該企業(yè)率先在生產(chǎn)線中的2臺變壓器上加裝了臺達有源無功補償器SVG。

現(xiàn)場點焊機的運行工況（負載電流特性）為：量測負載變動最快為4個周波；負載最長持續(xù)時間為10個周波；負載（點焊機）變化為隨機兩相變化。點焊機的電流波形，如圖2所示。

圖1 某企業(yè)原供電系統(tǒng)存在的問題

圖2 點焊機的電流波形

2 項目方案

臺達按照該企業(yè)的技術文件要求，分別在1#變壓器、2#變壓器安裝配置有源無功補償器SVG產(chǎn)品，配置清單如下表所示。

有源無功補償器SVG接入系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

治理點有源無功補償器SVG接入系統(tǒng)如圖4所示。

3 產(chǎn)品原理

有源無功補償器SVG是第三代先進的靜止無功發(fā)生器的全面升級換代產(chǎn)品，代表了電力領域里無功補償、電壓穩(wěn)壓、三相平衡、振蕩阻尼、抗瞬變、低電壓穿越等電能質(zhì)量控制、改善、提高的最新技術。

表 有源無功補償器SVG的配置清單

圖3 有源無功補償器SVG接入系統(tǒng)示意圖

圖4 治理點有源無功補償器接入系統(tǒng)

圖5 有源濾波裝置的基本原理

有源無功補償器SVG是一種用于動態(tài)補償無功的新型電力電子裝置，能對大小變化的無功進行快速和連續(xù)的補償，可克服LC補償器等傳統(tǒng)無功補償器響應速度慢、補償效果不能精確控制、容易與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振和投切震蕩等缺點。其基本原理是將全控IGBT橋式電路通過電抗器直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側(cè)電流，使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功和諧波電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償和諧波抑制的目的。

有源濾波裝置的基本原理如圖5所示。

4 項目效果

1）20ms內(nèi)修正調(diào)整功率因數(shù)，保證功率因數(shù)在0.95以上，如圖6所示。

2）解決了該企業(yè)力率電費月罰款5000元的問題，應用有源無功補償器SVG產(chǎn)品后，得到供電局月電費獎勵1000多元。

3）三相電壓平衡度改善，電壓穩(wěn)定，提升了客戶三相用電負載效率。

4）有源無功補償器SVG改善了配電系統(tǒng)三相電流不平衡的問題，系統(tǒng)電流下降了40%～50%，降低了線損，具有顯著的節(jié)能降耗效果，如圖7所示。

圖6 功率因數(shù)修正效果圖

圖7 針對R相與T相間的負載做不平衡補償與諧波補償

5）有源無功補償器SVG有效地消除了大量低次諧波，減少了點焊機與機械手臂等控制設備受干擾的可能性，提高了該企業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)與產(chǎn)能。

6）驗證了有源無功補償器SVG產(chǎn)品在焊裝供電系統(tǒng)的濾波補償性能，有效、快速地跟蹤無功和諧波進行補償，如圖8所示。

5 結(jié)束語

通過該汽車配套企業(yè)焊接車間有源無功補償器SVG的應用，解決了傳統(tǒng)無功補償不能有效進行無功和諧波綜合治理的問題，解決了傳統(tǒng)補償器電容器衰減損壞的問題，解決了電抗器燒毀、接觸器晶閘管燒毀擊穿的問題。同時，提升了電能質(zhì)量，解決了焊接生產(chǎn)線電能質(zhì)量的問題，減少了力率電費罰款，降低了生產(chǎn)線因電能質(zhì)量出現(xiàn)的焊接機器人停機的風險，為生產(chǎn)線的焊接質(zhì)量起到保駕護航的作用?？梢哉f，有源無功補償器SVG在汽車行業(yè)焊接生產(chǎn)線上的成功應用，結(jié)束了傳統(tǒng)補償器不能進行無功與諧波綜合補償?shù)臍v史。

圖8 濾波補償性能圖