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台达有源电力滤波器 (APF) 解决汽车零部件加工行业低压系统的电能质量问题

行业背景
汽车制造大部分工作为机械制造过程,而且对机械制造的质量要求严格,在机械冶炼铸造、冲压前,一般先使用中频加热炉,大多为6脉或12脉整流装置,产生大量的谐波和无功电流,使得中频炉的生产效率变低,增加了生产成本,也使得生产的钢材品质降低。

汽车自动化组装生产时,焊机、冲压与喷涂是汽车制造行业中必不可少的设备。而这几种负载均具有随机性、快速变化性以及冲击性的特点,带来的不仅仅是谐波问题,更为严峻的是无功冲击引起闪变、电压跌落。严重的电能质量问题不仅困扰着生产效率,也影响汽车的生产品质。

项目
上海纳铁福传动轴有限公司:国内最早的中外合资汽车零部件制造知名企业

问题描述
生产过程中配电设备(配电变压器、断路器、电缆)温升损耗严重,中频炉控制系统及设备使用效率明显降低,10KV处出现过电容器爆炸等谐振问题,且有无功罚款,配电系统的维护费用以及管理成本急剧增加,大大影响产能和生产效率。

原因分析
生产线使用的中频炉为12脉整流,在低压侧电压严重畸变,功率因数低,5、7等主要谐波流入变压器,损耗发热大,所有11,13次谐波全部注入至10KV配电,导致电压畸变,高次谐波引发配电系统与电容器的LC谐振。

解决方案
针对现场工况与前期测试评估,采用升压变压器的方法在低压配电系统低压集中侧接入一台PQCA-380-75-750C4,如下图所示:

台达PQC系列APF在汽车零部件加工行业的应用(中频炉)

治理效果
在该配电系统低压配电侧安装 APF 设备,设备投运后效果十分显著,以下数据是根据现场设备投运前后实际测试所得各项指标如下:

APF投入运行前

APF投入运行后

10KV谐波电流畸变率

15%

4.6%

10KV负载电流值

52A

35A

10KV功率因数 (PF)

0.619

0.961

PQC系列APF投入前后的部门实测数据如下图所示:

台达PQC系列APF在汽车零部件加工行业的应用(中频炉)

项目总结
台达PQC系列APF在低压侧的投入,改善了10KV系统的电能质量,同时解决了一系列低压系统的电能质量问题。总结如下:

  1. 治理后谐波含量符合国标GB/T14549-93标准,10KV谐波电流畸变率仅为4.6%,10KV电流下降率达32%
  2. 变压器带载能力得到有效提升,变压器、母线等发热严重、噪音大现象基本消除
  3. 设备利用率提高,保证了配电系统安全可靠、生产设备稳定运行
  4. 由APF投入前的电力无功罚款变为无功奖励,综合节能节点以及电力收费,3年可以收回投资

项目现场

 台达PQC系列APF在汽车零部件加工行业的应用(中频炉)

 

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