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汽車制造行業電能質量監測與治理系統解決方案

更新時間: 2022-11-24   點擊次數: 525次

摘要:現如今的汽車制造行業,使用的機械設備越來越精密,制造技術與自動化水平也越來越高,為此對供電系統的電能質量要求更高更苛刻,同時對不能滿足現有生產工藝需求的供電質量進行治理。通過分析汽車制造過程中沖壓工藝、焊接工藝、涂裝工藝、總裝工藝產生的諧波、功率因數低、電壓波動、閃變、三相不平衡等電能質量問題,結合實際項目治理案例,介紹了系統解決方案,并對取得治理效果進行展示分析。

關鍵詞:汽車制造行業;非線性負載;電能質量監測與治理;系統解決方案;
0.引言
  電能質量是電力工業產品的重要指標,涉及發、供、用各方面的權益。隨著科技的進步與發展,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量問題尤為嚴重。汽車行業的電能質量問題,主要體現在汽車制造業中,而在汽車制造業中,主要體現在沖壓、焊接、涂裝、總裝生產工藝。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,提高電能質量,營造安全、穩定、高效、健康的綠色電能質量環境問題是汽車制造行業的配電中非常重視的問題。
1.汽車制造行業供配電系統諧波源及其危害
  汽車制造行業供配電系統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、功率因數低、種類雜、數量多等特點。
 
2方案特點
  (1)電能質量監測與治理系統除作為本地終端為用戶提供電能質量監測、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)全控技術實現電能質量;
  (3)專業化的電能質量監測:電能質量實時在線監測,測量精度高、測得準,符合IEC61000-4-30標準;
  (4)電能質量監測與治理裝置整體設計,通過上位平臺實現統一管理和閉環控制;
  (5)高品質電能質量治理:配套電力電子裝置技術過關、質量過硬,具備網絡化、可調控、快速響應的性能;
  (6)電能管理務業務綜合協同:配電監控管理與運維、電能分析與電能質量數據共享融通,為企業電能供給與消費提供控制手段。
3.方案價值
  (1)全面監測電能質量,保障供電可靠性
對汽車生產制造的供配電回路的電氣參數進行全面監測,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生時全部數據信息,支持開展故障追蹤與問題定位。
  (2)完整電能質量治理
通過集中+就地整體電能質量治理模式,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的電能質量,減少對其它供電及制造設備造成危害。
  (3)數據應用及增值服務
系統提供多維度的用電指標統計與電能數據分析工具,為配電系統運行管理優化和節能降耗提供指導。
4.安科瑞電能質量監測與治理產品選型
4.1集中治理
  針對汽車制造行業配電系統中涉及到的空調、風機、電動機、水泵等電器設備及數量較多的計算機等網絡通信設備,為減少諧波對電網側的危害,同時確保無功功率因數達到國標要求值,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進行電能質量在線監測,其中包含諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監測等,其集中治理的產品選型見表1。
表1電能質量監測及集中治理產品選型表
 
4.2就地治理
  汽車制造各個生產車間內,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生對整個配電系統有影響的諧波,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、工業風扇、工業吊扇等設備,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的和其他的用電設備,末端治理的產品選型見表2。
表2末端治理產品選型表
 
5.南京某汽車制造公司電能質量治理項目案例
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,導致廠區電能質量較差,變壓器及線纜的損耗增加,現場有個別無功柜內電容器鼓包損壞,無功需量增加,導致功率因數過低,同時其它電氣設備的老化程度明顯損耗逐漸上升,出現各種電氣故障。分別對廠區1#室內配電房以及2#戶外箱進行數據測試,并根據具體測量數據給出相應的治理方案。
5.2測量結果
測量數據
  由上述測量數據可看出,1#室內配電房和2#戶外箱無功功率因數分別為0.7和0.78,低于國家要求的0.9的標準。1#室內配電房所在的供配電系統中5次、7次和11次諧波電流值遠遠超過了國家GB/T14549-1993《電能質量公用電網諧波》0.38KV系統各次諧波及諧波電流值標準,現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、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負載)產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
  由于系統中無功柜均為傳統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其產生諧振現象,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,由于傳統無源電容裝置在負載電流快速變化時和電網電壓、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裝置進行集中諧波治理,減少諧波對電網、變壓器及供配電系統的危害,改善供電系統電壓和電流穩定性,提升系統的整體運行效率。
  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。
6.結論
  目前汽車制造行業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量大幅度增加,諧波污染日趨嚴重,給配電系統和制造設備帶來巨大危害。但車間的供配電系統諧波問題一直沒得到足夠重視,諧波造成的變壓器內損和異常發熱、設備故障、使用壽命縮短等直接和間接經濟損失相當巨大。通過對汽車制造車間供配電系統電能質量進行研究,安科瑞為汽車制造行業提供了一套完整的電能治理監測與治理的系統解決方案,使汽車制造行業的電能質量問題得到了有效的治理。

 




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