臺達有源無功補償器SVG在農(nóng)機行業(yè)板焊車間的應(yīng)用

/中達電通股份有限公司 邵世鋒/

臺達有源無功補償器SVG在農(nóng)機行業(yè)板焊車間的應(yīng)用

/中達電通股份有限公司 邵世鋒/

0　引言

某農(nóng)機集團作為國內(nèi)同行業(yè)的龍頭企業(yè)，其很多產(chǎn)品銷量和出口量居全國同行第一，是中國拖拉機工業(yè)具有影響力的企業(yè)之一，也是中國機械工業(yè)百強企業(yè)。生產(chǎn)制造中的焊接工藝作為農(nóng)機生產(chǎn)環(huán)節(jié)非常重要的一環(huán)，其對配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量有更高要求。該集團板焊車間配電系統(tǒng)原有的無功補償設(shè)備為接觸器投切電容器組的無源補償方式，已經(jīng)損壞無法使用，系統(tǒng)功率因數(shù)嚴重不達標(biāo)。由于板焊車間的主要負載為焊機及沖床，屬于沖擊性負載，傳統(tǒng)的無源補償方式無法跟蹤到系統(tǒng)的變化要求，達不到補償效果，這也是原有的補償設(shè)備損壞的原因。通過綜合對比公司實力及產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性及使用效果，該農(nóng)機集團決定采用臺達的有源無功補償器SVG產(chǎn)品進行補償治理。

1　板焊車間情況

1.1 焊接工藝

焊接作為農(nóng)機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。

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

從焊機的主回路來看（見圖1），焊機在工作時會產(chǎn)生大量的高次諧波，同時需要消耗大量的無功，因此會引起配電系統(tǒng)的功率因數(shù)嚴重低下，造成大量的能量損耗。

該農(nóng)機集團板焊車間有近40臺CO2氣體保護焊機，以滿足該農(nóng)機集團所有產(chǎn)品的焊接需求（見圖2）。

1.2 焊接配電系統(tǒng)特點

由于焊接的工作原理及特點，像該集團采用的CO2保護焊機，其工作時電流為60～350A，根據(jù)送絲的速度不同焊接電流和電焊電壓也不同，但在焊接時單臺焊機的電流在毫秒內(nèi)電流最大可達到350A。由此，整個焊接車間配電系統(tǒng)的負載變動呈現(xiàn)兩個特點：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)機集團板焊車間原本配置的FC無功補償設(shè)備，無法滿足配電系統(tǒng)快速變化的需求，而且由于FC無功補償器根本的還是電容補償器，因此在焊機工作時產(chǎn)生的諧波，會被FC的電容進一步放大，同時偶爾會產(chǎn)生諧振，導(dǎo)致FC裝置的補償電容頻繁地損壞，以至于板焊車間配置的無功補償器設(shè)備損壞無法使用，造成配電系統(tǒng)極高的能耗。

圖1　焊機主回路

圖2　焊接車間現(xiàn)場

2　配電系統(tǒng)架構(gòu)及治理

該農(nóng)機集團板焊車間配置一臺1250kvar變壓器，主要負載為三相交流焊機，原有的無功補償設(shè)備采用傳統(tǒng)無源電容補償方式，由于焊機負載變動非常劇烈，原有的無功補償設(shè)備經(jīng)常損壞且已經(jīng)無法正常投入使用，造成板焊車間的功率因數(shù)嚴重不達標(biāo)，功率因數(shù)只有0.5～0.7，導(dǎo)致能耗的巨大浪費。

該農(nóng)機集團通過對比多家SVG產(chǎn)品供應(yīng)商，考慮到臺達方案及應(yīng)用類似工藝現(xiàn)場均有實際案例，且產(chǎn)品具有很高性價比，由此，該農(nóng)機集團決定選擇臺達SVG治理方案和產(chǎn)品進行實施。

臺達有源無功補償器SVG的主要特點：

1）全響應(yīng)時間5ms；

2）雙向補償無功，額定容量情況下保證功率因數(shù)始終在0.95以上，不過補；

3）具有典型次數(shù)諧波的濾波能力；

4）IP等級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)備的可靠運行。

如圖3為板焊車間改造后的配電系統(tǒng)架構(gòu)；圖4為有源無功補償器SVG的現(xiàn)場應(yīng)用。

3　現(xiàn)場應(yīng)用效果

項目成功實施后，采用美國FLUKE公司的專業(yè)電能質(zhì)量測試儀FLUKE435進行了使用前后的對比測試，表1、圖5～6為測試數(shù)據(jù)的對比說明。

圖3　板材車間配電系統(tǒng)架構(gòu)

圖4　有源無功補償器SVG現(xiàn)場應(yīng)用

表1　板焊車間配電系統(tǒng)SVG投入前后的實時數(shù)據(jù)對比

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

圖6　記錄配電系統(tǒng)在SVG投入前后的電流變化趨勢圖

4　結(jié)束語

臺達有源無功補償器SVG在該農(nóng)機集團板焊車間的應(yīng)用，再次證明了有源無功補償器SVG在快速變化負載配電系統(tǒng)的高效應(yīng)用，同時SVG完美補償了配電系統(tǒng)的無功功率，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)的無功損耗、傳輸線路損耗、變壓器損耗等，實現(xiàn)了一定的節(jié)能減排，在類似的農(nóng)機行業(yè)企業(yè)具有巨大的典型應(yīng)用推廣價值，同時也符合臺達節(jié)能、環(huán)保、愛地球的經(jīng)營理念。