动态无功功率补偿装置在汽车焊装车间的应用

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动态无功功率补偿装置在汽车焊装车间的应用
关键词：动态无功功率补偿装置 汽车焊装
    1、补偿装置的响应时间
    无功功率补偿装置的响应时间，是补偿装置最重要的指标之一，尤其在汽车工业的点焊机工况下，响应时间的快慢直接影响到钢板焊接质量。
    ELSPEC动态无功功率补偿装置的响应时间已经中国国家电控配电设备质量监督检验中心测试检验（检验报告编号为98电检116—2）。补偿装置从网络检测、运算（控制器部分）到电子开关触发可控硅模块、直至投切电容器组实现无功补偿，总的响应时间≤20ms。
( a  f' H# P$ d1 }$ t; p    2、降低浪涌电流，延长设备使用寿命
    电子开关都要采用触发单元触发可控硅模块，实现电容器组投入运行。为防止和减小在电容器投入时产生的浪涌电流（浪涌电流过大会影响电容器的寿命），电容器的投切过程是一个很重要的技术问题。
& J5 O) l, S- _    ELSPEC动态无功功率补偿装置采用了电流过零触发技术，电容器组投入时不产生浪涌电流，不会对电容器及电子开关等器件造成损伤，延长了电容器、可控硅模块的使用寿命（十年以上）。
+ d/ d: d5 A2 s* p: ^: ?    3. 解调电抗器和电容器
$ S, i+ L1 _5 _" a% l    根据国标GB50227－95<<并联电容器装置设计规范>>5.5用于抑制涌流和抑制谐波的电抗器，当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为5次及以上时，电抗率宜采用4.5%~6%；当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为3次及以上时，电抗率宜采用12%……因为一旦发生谐振，谐振电流将达到数百倍的电容器额定电流，足以损坏电容器，严重时甚至导致低压配电系统的崩溃。
    在常规有接点控制电容补偿柜中，都没有安装7%的解调电抗器，电容器的使用寿命短甚至发生爆裂，与其都有一定的关系。近年来在欧美各国都十分重视这一问题，我们所见到的国外无功功率补偿装置，在电容器前都串接了该电抗器，诸如德国法兰克公司、芬兰诺基亚公司的产品。
) N8 k& c( U; J7 T( b    ELSPEC动态无功功率补偿装置平衡补偿系统中电容器前串接了7%的解调电抗器，在不平衡补偿系统中电容器前串接了14%的解调电抗器，以防止电容器组与电网产生五次、三次谐波并联谐振。
    ELSPEC动态无功功率补偿装置选用的电容器为充气自愈式、耐电压（端对端） 2.15倍额定电压10秒 、耐电压（端对壳） 6000Vac10秒 、电容误差±5%、介质损耗小于0.25W/Kvar、使用环境温度最高55℃、使用寿命100000小时。
    4、控制器功能范围
    ELSPEC动态无功功率补偿装置的控制器内设三相网络分析仪，测量包括谐波在内的所有电网参数，并有独特的自诊断和综合的图文报表功能，通过RS-485或RS－232通讯接口能与上位机实现通讯。使用户对配电系统各种电力参数有全面的了解，可实时监控焊装车间生产设备的运行情况。
    5、关于三相不平衡补偿接线方式
8 b9 j( R7 @: p( W( j! J* q    汽车工业点焊设备绝大多数是用380V电源，由二相供电（L1—L2、L2—L3或L3—L1）,通常三相负载的平衡问题在工厂供电设计时就已经考虑，把点焊机的供电布局接近平衡，避免因三相不平衡而出现零序电流，所以在这种情况下通常采用三相平衡就可以了。参看欧美几个大汽车公司的有关资料，点焊机的供电不平衡度为20%以下时，对供电网络采用无功功率平衡补偿无大碍，在不平衡度超过20%时，就应该考虑选用不平衡补偿。
    ELSPEC的三相不平衡补偿系统，补偿电容器组额定电压为440V，且电容器分为三组，每组分别连接L1-L2、L2-L3、L3-L1。当点焊机一旦工作，控制器同步进行网络检测分析，分别确定连接L1-L2、L2-L3、L3-L1电源上的点焊机所需的无功功率，并与设定的目标值比较，在小于20ms内投切对应在L1-L2、L2-L3、L3-L1上的不同容量的电容器组，从而及时补偿无功功率。
  ELSPEC动态无功功率补偿装置的优势，最重要的是补偿响应时间和补偿电容器的接线方式。
    国内一些厂家宣称补偿响应时间≤20ms，但经过现场使用时进行的详细测试，表明补偿响应时间均在60ms以上，当需要投切大的电容器组时，其装置响应时间将更长，不能满足点焊机所需的无功功率补偿要求。
0 T" l& o% k+ x# t    国内有的厂家的三相不平衡补偿系统实际为分相（单相）补偿装置，补偿电容器组额定电压为230V，分别连接在L1-N、L2-N、L3-N。首先由于电容器运行电压低，电容量为相对相接法的1/3,选取单只数量增多，导致安装困难、安全性降低；负荷点焊机分别连接的是L1-L2、L2-L3、L3-L1，由于补偿时负荷不平衡，极易造成中性点电位偏移，致使某相电压升高，某相电压降低，此时电容器的容量发生变化，补偿精度受到影响，尤其在出现严重不平衡时，电容器运行极不安全，如出现某相过补偿或欠补偿，将使零线电流太大导致保护开关误动作，影响配电系统的安全可靠性。