臺(tái)達(dá)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG在農(nóng)機(jī)行業(yè)板焊車(chē)間的應(yīng)用

/中達(dá)電通股份有限公司 邵世鋒/

臺(tái)達(dá)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG在農(nóng)機(jī)行業(yè)板焊車(chē)間的應(yīng)用

/中達(dá)電通股份有限公司 邵世鋒/

0　引言

某農(nóng)機(jī)集團(tuán)作為國(guó)內(nèi)同行業(yè)的龍頭企業(yè)，其很多產(chǎn)品銷(xiāo)量和出口量居全國(guó)同行第一，是中國(guó)拖拉機(jī)工業(yè)具有影響力的企業(yè)之一，也是中國(guó)機(jī)械工業(yè)百?gòu)?qiáng)企業(yè)。生產(chǎn)制造中的焊接工藝作為農(nóng)機(jī)生產(chǎn)環(huán)節(jié)非常重要的一環(huán)，其對(duì)配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量有更高要求。該集團(tuán)板焊車(chē)間配電系統(tǒng)原有的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備為接觸器投切電容器組的無(wú)源補(bǔ)償方式，已經(jīng)損壞無(wú)法使用，系統(tǒng)功率因數(shù)嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)。由于板焊車(chē)間的主要負(fù)載為焊機(jī)及沖床，屬于沖擊性負(fù)載，傳統(tǒng)的無(wú)源補(bǔ)償方式無(wú)法跟蹤到系統(tǒng)的變化要求，達(dá)不到補(bǔ)償效果，這也是原有的補(bǔ)償設(shè)備損壞的原因。通過(guò)綜合對(duì)比公司實(shí)力及產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性及使用效果，該農(nóng)機(jī)集團(tuán)決定采用臺(tái)達(dá)的有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG產(chǎn)品進(jìn)行補(bǔ)償治理。

1　板焊車(chē)間情況

1.1 焊接工藝

焊接作為農(nóng)機(jī)制造中非常重要的一環(huán)，焊接設(shè)備是其主要的生產(chǎn)設(shè)備，焊接設(shè)備的選用以及焊接設(shè)備工作中配電系統(tǒng)的電網(wǎng)質(zhì)量也直接影響到生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。

該集團(tuán)板焊車(chē)間的焊接設(shè)備采用目前黑色金屬材料最重要的焊接工藝即CO2氣體保護(hù)焊是以CO2氣為保護(hù)氣體，由于CO2氣體的熱物理性能的特殊影響，同時(shí)使用高穩(wěn)定性的電源，可以得到很穩(wěn)定的焊接過(guò)程，加上使用含脫氧劑的焊絲即可獲得無(wú)內(nèi)部缺陷的高質(zhì)量焊接接頭。

從焊機(jī)的主回路來(lái)看（見(jiàn)圖1），焊機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，同時(shí)需要消耗大量的無(wú)功，因此會(huì)引起配電系統(tǒng)的功率因數(shù)嚴(yán)重低下，造成大量的能量損耗。

該農(nóng)機(jī)集團(tuán)板焊車(chē)間有近40臺(tái)CO2氣體保護(hù)焊機(jī)，以滿足該農(nóng)機(jī)集團(tuán)所有產(chǎn)品的焊接需求（見(jiàn)圖2）。

1.2 焊接配電系統(tǒng)特點(diǎn)

由于焊接的工作原理及特點(diǎn)，像該集團(tuán)采用的CO2保護(hù)焊機(jī)，其工作時(shí)電流為60～350A，根據(jù)送絲的速度不同焊接電流和電焊電壓也不同，但在焊接時(shí)單臺(tái)焊機(jī)的電流在毫秒內(nèi)電流最大可達(dá)到350A。由此，整個(gè)焊接車(chē)間配電系統(tǒng)的負(fù)載變動(dòng)呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)：一是電流變化非常快速；二是電流的變化量非常大。因此，該農(nóng)機(jī)集團(tuán)板焊車(chē)間原本配置的FC無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，無(wú)法滿足配電系統(tǒng)快速變化的需求，而且由于FC無(wú)功補(bǔ)償器根本的還是電容補(bǔ)償器，因此在焊機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的諧波，會(huì)被FC的電容進(jìn)一步放大，同時(shí)偶爾會(huì)產(chǎn)生諧振，導(dǎo)致FC裝置的補(bǔ)償電容頻繁地?fù)p壞，以至于板焊車(chē)間配置的無(wú)功補(bǔ)償器設(shè)備損壞無(wú)法使用，造成配電系統(tǒng)極高的能耗。

圖1　焊機(jī)主回路

圖2　焊接車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)

2　配電系統(tǒng)架構(gòu)及治理

該農(nóng)機(jī)集團(tuán)板焊車(chē)間配置一臺(tái)1250kvar變壓器，主要負(fù)載為三相交流焊機(jī)，原有的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備采用傳統(tǒng)無(wú)源電容補(bǔ)償方式，由于焊機(jī)負(fù)載變動(dòng)非常劇烈，原有的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備經(jīng)常損壞且已經(jīng)無(wú)法正常投入使用，造成板焊車(chē)間的功率因數(shù)嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)，功率因數(shù)只有0.5～0.7，導(dǎo)致能耗的巨大浪費(fèi)。

該農(nóng)機(jī)集團(tuán)通過(guò)對(duì)比多家SVG產(chǎn)品供應(yīng)商，考慮到臺(tái)達(dá)方案及應(yīng)用類(lèi)似工藝現(xiàn)場(chǎng)均有實(shí)際案例，且產(chǎn)品具有很高性價(jià)比，由此，該農(nóng)機(jī)集團(tuán)決定選擇臺(tái)達(dá)SVG治理方案和產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)施。

臺(tái)達(dá)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG的主要特點(diǎn)：

1）全響應(yīng)時(shí)間5ms；

2）雙向補(bǔ)償無(wú)功，額定容量情況下保證功率因數(shù)始終在0.95以上，不過(guò)補(bǔ)；

3）具有典型次數(shù)諧波的濾波能力；

4）IP等級(jí)21，內(nèi)置熱管冷卻及散熱風(fēng)道，保證更為惡劣環(huán)境下SVG設(shè)備的可靠運(yùn)行。

如圖3為板焊車(chē)間改造后的配電系統(tǒng)架構(gòu)；圖4為有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

3　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

項(xiàng)目成功實(shí)施后，采用美國(guó)FLUKE公司的專(zhuān)業(yè)電能質(zhì)量測(cè)試儀FLUKE435進(jìn)行了使用前后的對(duì)比測(cè)試，表1、圖5～6為測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比說(shuō)明。

圖3　板材車(chē)間配電系統(tǒng)架構(gòu)

圖4　有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

表1　板焊車(chē)間配電系統(tǒng)SVG投入前后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖5　記錄時(shí)間區(qū)間配電系統(tǒng)SVG投入前后的功率因數(shù)變化趨勢(shì)圖

圖6　記錄配電系統(tǒng)在SVG投入前后的電流變化趨勢(shì)圖

4　結(jié)束語(yǔ)

臺(tái)達(dá)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG在該農(nóng)機(jī)集團(tuán)板焊車(chē)間的應(yīng)用，再次證明了有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG在快速變化負(fù)載配電系統(tǒng)的高效應(yīng)用，同時(shí)SVG完美補(bǔ)償了配電系統(tǒng)的無(wú)功功率，降低了系統(tǒng)的諧波含量，提高了變壓器30%以上的利用率。此外，有效降低了配電系統(tǒng)的無(wú)功損耗、傳輸線路損耗、變壓器損耗等，實(shí)現(xiàn)了一定的節(jié)能減排，在類(lèi)似的農(nóng)機(jī)行業(yè)企業(yè)具有巨大的典型應(yīng)用推廣價(jià)值，同時(shí)也符合臺(tái)達(dá)節(jié)能、環(huán)保、愛(ài)地球的經(jīng)營(yíng)理念。