电能质量扰动对车厂生产影响.pdf

为亚洲更好地解决电能质量问题为亚洲更好地解决电能质量问题 电能质量扰动对车厂 生产的影响 钟庆 华南理工大学 2016/10/17 为亚洲更好地解决电能质量问题 钟庆 • 华南理工大学电力学院，博士，教授，博导 • IEEE Member, CIGRE Member • 亚洲电能质量联盟（APQI） 副秘书长 • 中国电源学会电能质量分委会委员 • 中国电机工程学会城市供电专委会电能质量与电磁兼容学组成员 • IEEE Trans. on Power Delivery 审稿人 • 联系方式 • ：020-87113518，13802449527 • 电子邮件：epqzhong@ • 通信地址：广州五山路381号华南理工大学电力学院（510640） 2016/10/17 为亚洲更好地解决电能质量问题 主要内容 • 目的和意义 • 典型电能质量扰动问题 • 电能质量扰动与生产 • 常用电能质量扰动的解决措施 • 解决措施的选取要点 • 案例 为亚洲更好地解决电能质量问题 目的和意义 为亚洲更好地解决电能质量问题 电能质量问题对现代工商业带来显著经济影响  欧盟年损失12000亿 美国年损失7000-10000亿 美国电力科学研究院:电能质量事件对轿车整车 厂带来的平均损失430430万万$/$/次次 欧盟:LPQI电能质量经济损失报告中指出，在 欧盟25国单位用电量成本约为310欧元/万度 •资料来源：资料来源： 莱昂纳多电能质量调查 美国电科院电能质量调查 |5 为亚洲更好地解决电能质量问题 上海七上海七大行业电能质量大行业电能质量问题的问题的单位用电量单位用电量成本成本 570.64 221.06 44.07 29.78 378.1 82.1 30.1 0 100 200 300 400 500 600 700 半导体行业服务业钢铁制造化工行业汽车制造业 食品制造业制药业 不同行业的单位用电量成本（元不同行业的单位用电量成本（元/ /万度）万度） Source: APQI，《电能质量经济性调查分析报告》，2012年 为亚洲更好地解决电能质量问题 电能质量给汽车行业造成的经济损失 160583.1, 38% 0, 0% 0, 0% 4389.6, 1% 0, 0% 260256, 61% 0, 0% 一、废品损失二、停工损失三、生产损失 四、重启动成本五、设备成本六、其他成本 七、节省成本 合计：425228.7 元/次 2004, 4% 6000, 11% 6000, 11% 38900, 74% 一、废品损失二、停工损失三、生产损失 四、重启动成本五、设备成本六、其他成本 七、节省成本 合计：52904元/次 为亚洲更好地解决电能质量问题 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 半导体行业 服务业钢铁制造 化工行业汽车制造业 食品制造业 制药业 限电 谐波 计划内停电 非计划停电 电压暂降 各种电能质量问题在经济损失中的占比 Source: APQI，《电能质量经济性调查分析报告》，2012年 为亚洲更好地解决电能质量问题 分析生 产过程 中的敏 感环节 和设备 常见电 能质量 问题 相应的 解决措 施和决 策方法 为汽车 行业解 决电能 质量问 题带来 的影响 提供参 考 手册的目的和意义 为亚洲更好地解决电能质量问题 汽车整车厂电能质量问题、对策及案例工作流程 2012年10月 一汽集团电能 质量培训 2013年5月 上汽集团电能 质量培训 2013年8月 东风集团电能 质量培训 2013年12月 APQI确定制定 汽车行业电能 质量白皮书 2014年5月 与一汽集团、 一汽大众、一 汽丰田、一汽 丰越、9院等 进行技术交 流，确定框架 2014年11月 形成初稿，征 求意见，更名 2015年5月 按照一汽大 众、华晨宝 马、中汽工 程、上汽集 团、机电设计 院等用户单位 和专家意见进 行修改补充 2015年6月 北汽集团电能 质量培训 2015年7月 东风日产（广 州）电能质量 经济性调查 2016年4月 提交稿 2016年10月 正式发行 为亚洲更好地解决电能质量问题 手册框架 • 概述 • 典型电能质量问题 • 电能质量与生产 • 常用电能质量问题解决措施 • 电能质量问题解决措施的选取要点 • 电能质量问题实际案例 • 附录 有什么问 题 什么东西 会受影响 如何解决 为亚洲更好地解决电能质量问题 典型电能质量扰动问题 为亚洲更好地解决电能质量问题 主要电能质量问题 • GB/T 12325-2008 电能质量 供电电压偏差 • GB/T 12326-2008 电能质量 电压波动和闪变 • GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波 • GB/T 15543-2008 电能质量 三相电压允许不平衡度 • GB/T 15945-2008电能质量 电力系统频率偏差 • GB/T 18481-2001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压 • GB/T 24337-2009 电能质量 公用电网间谐波 • GB/T 19862-2005 电能质量监测设备通用要求 • GB/T 30137-2013 电能质量 电压暂降与短时中断 • GB/Z*** 电能质量经济性评估 2016/10/17 为亚洲更好地解决电能质量问题 主要电能质量扰动 • 电压暂降与短时中断 • 电力系统中某工频电压方均根值突然降低至0.1p.u.~0.9p.u.，并短暂持续 10ms~1min后恢复正常的现象。

当降低至0.1p.u.以下，称为短时中断 为亚洲更好地解决电能质量问题 电能质量扰动与生产 为亚洲更好地解决电能质量问题 焊装 冲压 涂装 总装 主要生产工艺 为亚洲更好地解决电能质量问题 典型供配电结构  2路10(20)kV进线  2路35(66/110)kV进线  1路35(66/110)kV进线+1 路10(20)kV进线 为亚洲更好地解决电能质量问题 电压暂降与短时中断产生的原因 • 短路故障 • 雷击 • 开关操作 • 变压器和电容器组投切 • 感应电动机启动 为亚洲更好地解决电能质量问题 常见的电压暂降 为亚洲更好地解决电能质量问题 常见的电压暂降 为亚洲更好地解决电能质量问题 电压暂降的分布 为亚洲更好地解决电能质量问题 • 计算机 • 可编程逻辑控制器（PLC） • 交流接触器 • 直流电源 • 机器人 • 激光焊机 • 照明设备 • 现场总线和通信设备 • ………… 典型的敏感设备 共19类敏感设备 为亚洲更好地解决电能质量问题 易受影响的生产环节 • 冲压车间 • 变频器 • 接触器 • 脱扣器 • PLC • 直流电源 • 传感器 • 通信 • …… • 任意一个环节都有可能造成整个冲压线停机 为亚洲更好地解决电能质量问题 易受影响的生产环节 • 焊接车间 • 焊接机器人 • 机器人控制器 • PLC • 传感器 • 通信 • …… • 可能导致焊接车间内多台机器人停 机 • 焊机也是冲击性负荷和谐波源 为亚洲更好地解决电能质量问题 易受影响的生产环节 • 喷涂车间 • 喷涂机器人 • 受影响原理与焊装机器人基本一致 • 喷涂线停机检查，影响后续生产 为亚洲更好地解决电能质量问题 敏感用电设备的电压暂降免疫特性 建立健全完善 的敏感用电设 备免疫特性库 为亚洲更好地解决电能质量问题 常用电能质量扰动的解决措施 为亚洲更好地解决电能质量问题 1 5 4 2 3 合理设计厂内供配电系统接线方式和安排运行合理设计厂内供配电系统接线方式和安排运行 方式方式 选用合适的供电电压等级选用合适的供电电压等级 调整供电线路所带的调整供电线路所带的负载负载 明确生产设备的技术要求，合理配置设明确生产设备的技术要求，合理配置设 备的保护控制参数备的保护控制参数 采用电能质量治理装置采用电能质量治理装置 解决 措施 常用的电能质量问题解决措施 为亚洲更好地解决电能质量问题 电能质量治理措施 56.3 40.6 31.3 28.9 21.1 19.5 14.8 8.6 5.5 4.7 2.3 安装UPS 安装静止无功补偿器SVC 增加自备发电机 使用快速切换开关 安装储能设备 安装无源\有源滤波器 什么都不做 提高供电的电压等级 其他 安装动态电压恢复器(DVR) 安装静止无功发生器STATCOM 为了改善电能质量采取的措施（%）N=128 无效果无效果 9%9% 一般一般 32%32% 好好 54%54% 非常好非常好 5%5% 采用电能质量治理措施后的改善效果采用电能质量治理措施后的改善效果 （（% %））N=132N=132 • 9%的样本认为治理措施安装后无效果 • 32%的样本认为治理效果一般 Source: APQI，《电能质量经济性调查分析报告》，2012年 为亚洲更好地解决电能质量问题 解决措施的选取要点 为亚洲更好地解决电能质量问题 电能质量问题是兼容性问题 • 电力用户与生产设备制造商之间的 兼容性兼容性问题 • 负载与电力之间的兼容性兼容性问题 • 电力用户与电网之间的兼容性兼容性问题 • 各级电网之间的兼容性兼容性问题 为亚洲更好地解决电能质量问题 选取原则 监测是 基础 分析是 手段 治理是 目的 技术 经济 只选对的，不选贵的！只选对的，不选贵的！ 为亚洲更好地解决电能质量问题 选取原则 电能质量监 测 电能质量分 析 治理策略 电能质量经 济损失统计 电能质量治 理设备投资 技术经济分 析 技术层面：找准技术层面：找准 经济层面：找好经济层面：找好 为亚洲更好地解决电能质量问题 电能质量问题解决措施分类 问题预防型 问题解决型 问题预防型：问题预防型： • 外部供电电网的电能质量水平：可由前期监外部供电电网的电能质量水平：可由前期监 测获得；测获得； • 经济损失预测：可由产能预测和电能质量问经济损失预测：可由产能预测和电能质量问 题预测结果获得；题预测结果获得； • 供电系统规划原则：必须满足供电系统规划原则：必须满足““安全稳定、安全稳定、 节能高效、经济环保节能高效、经济环保””的要求；的要求； • 规划方案的制定：综合考虑供电系统结构、规划方案的制定：综合考虑供电系统结构、 可靠性和电能质量问题解决方案；可靠性和电能质量问题解决方案； • 规划方案的技术经济评估：通过技术经济优规划方案的技术经济评估：通过技术经济优 选确定最终的规划方案。

选确定最终的规划方案 为亚洲更好地解决电能质量问题 决策流程 电能质量监测 电能质量分析电能质量经济性统计 电能质量问题类型， 严重程度 电能质量经济损失统 计值 电能质量解决措施待 选方案 技术经济比较 决策 为亚洲更好地解决电能质量问题 电能质量监测 • 定期巡检：主要适用于需要掌握电能质量但不需要连续检测或不 具备监测条件的场合 • 专项检测：主要用于负荷容量变化大或有干扰源设备接入电网， 或临时有反映电能质量出现异常，需要前后对比的情况 • 监测：主要对重要变电站或实施无人值班的变电站的公共配 电点(PCC)或重要电力用户的配电点实现连续的监测 为亚洲更好地解决电能质量问题 电能质量问题分析、统计和预测 20% 55% 5% 7% 13% 10kV故障 高压故障 人为操作 负荷过重 原因不明 41% 44% 11% 4% 晴 雨 阴 雾 事件的下降 幅值多小于 10% 事件的下降 幅值多大于 30% 为亚洲更好地解决电能质量问题 敏感设备和元器件分析 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 60% 空载 30% 225度 为亚洲更好地解决电能质量问题 电压暂降兼容性分析 为亚洲更好地解决电能质量问题 经济损失分析 引起生产中断 成本 废品损失 可修复废品的 修复费用 直接材料直接人工制造费用 水电费 管理费用…… 不可修。