APF および SVG – 自動車部品工場でのアプリケーション

 

2023 年 2 月、Gestamp Automotive Components (Kunshan) Co., Ltd. は、省エネルギーと排出量削減を促進し、電気の安全性を向上させ、生産作業を円滑に完了させるために、専門家を組織して低圧電源および配電システムの電力品質評価とデータ収集を実施しました。{3}同社の作業場では、プレス機、レーザー溶接機、電気加熱装置などの設備が幅広く使用されています。これらはプロセスを簡素化し、効率を向上させますが、その動作により内部電力網が汚染され、電力品質が低下し、生産の安全上の問題とエネルギー消費の増加の両方を引き起こします。以前は、2 つの 2500KVA 変圧器で ABB コンデンサ-補償スキームが使用されていました。長い稼働時間（2008 年に稼働し、大幅に保証対象外）のため、キャビネット内の複合スイッチ、ヒューズ、コンデンサはさまざまな程度の損傷を受けており、また、力率が低いという問題もあり、無効電力とフィルタ補償のアップグレードが必要です。

 

 

1. 非常に低い力率:

変圧器#4、#5の力率の実測値はそれぞれ0.42、0.275であり、「力率調整電気料金法」で規定されている値0.9を大きく下回っています。これにより、無効電力に対するペナルティが必要となり、電力使用量が削減されます。

 

2. 過剰な高調波成分:

「公共電力網における電力品質 - 高調波」(GB/T 14549-93) によると、変圧器 #4 の電流高調波含有率は 10.1% で、第 3、5、7、11、および 13 次高調波電流は 31.5A、100.4A、55.3A、10.2A、および 31.3A です。それぞれ。変圧器 #5 の電流高調波含有量は 11.2% で、対応する高調波電流は 23.1A、136.3A、76.4A、18.8A、および 14.2A です。高調波干渉は機器の通常の動作に影響を与えます。

 

3. 頻繁に発生する機器の故障:

独自のコンデンサとリアクタンス補償方式は、接続時間が短く、負荷 (スタンピングマシン、レーザー溶接など) が大電流であるため、電力網に大きな影響を与えます。これにより、補償キャビネットのスイッチが頻繁に切り替わり、コンデンサの静電容量が減衰、膨張、漏れ、さらには発火を引き起こしたり、ヒューズの焼損、スイッチのアーク放電、その他の障害が発生したりして、電気的安全性が脅かされます。

 

 

既存のコンデンサバンクは、次のように「SVG (Static Var Generator) + APF (Active Power Filter)」の組み合わせを使用してアップグレードされます。

• ソリューションの目的:0.4kV 母線側の力率を 0.92 以上に改善し、無効電力のペナルティを回避します。一部の高調波を除去し、機器の故障を軽減します。電圧変動やちらつきを解消し、システム電圧を安定させ、電源装置の故障率を低減します。
• 構成スキーム:トランス #4 と #5 のそれぞれに 2 つのコンデンサ バンク (5D1 と 5D2) が構成されます。キャビネット #5D1 は 600kvar の補償容量を持ち、6 x 100kvar SVG ユニットを装備します。キャビネット #5D2 は 300A + 400 kvar の補償容量を持ち、4 x 100kvar SVG ユニットと 2 x 150A APF ユニットを装備します。 3 つの新しい 5000/5 比変流器が各キャビネットに追加されます。インストルメントパネルが交換され、キャビネット内に耐力ビームとサイドビームが追加されます。{23}}自動温度ファンが設置されます。
• 構築手順:元のコンデンサキャビネットとメインスイッチを保持し、他のコンポーネントを取り外します。クロスビーム、ブラケット、SVG+APFフィルター補正デバイスおよびディスプレイを設置します。負荷テストを実施し、運用を開始します。各機器の修正サイクルは 3 ～ 4 日であることが予想されます。

 

 

(I) 直接的な経済的利益

エネルギーの節約は、ライン損失と変圧器損失を減らすことによって達成されます。補償後、システムの平均動作電流は 2300A から 2150A に減少します。計算によると、2 つの変圧器で年間少なくとも 116,946 kWh の電力を節約でき、これは約 280,000 元の電気代の節約に相当します。同時に、基準を下回る力率によって引き起こされる無効電力ペナルティを回避し、電力利用率を向上させます。

 

(II) 間接的な利益

1. 機器およびシステムレベル:

負荷無効電流と高調波電流を削減すると、変圧器とラインの発熱と損失が減少し、振動が減少し、機器の絶縁劣化が遅くなり、電気機器の耐用年数が 30% 以上延長され、年間保守コストが 20% 削減されます。高調波フィルタリング率は 97% 以上に達し、GB/T 24337-2009 規格を満たし、高調波によって引き起こされる機器の故障 (モーターの過熱や焼損、PLC/DCS システムの損傷など) を回避し、変圧器の利用率を向上させ、容量拡張を効果的に実現します。

 

2. 生産と安全性の側面:

システム電圧を安定させ、エネルギー効率を向上させ（省エネ率 5-8%）、高精度の生産装置でのエラーを削減し、製品の廃棄率を低下させます。-ケーブルの表皮効果加熱とスイッチの非過電流型加熱を軽減し、ケーブル火災や偶発的なスイッチのトリップのリスクを軽減します。照明のちらつきを減らし、従業員の建物症候群を防ぎ、生産の安全と従業員の健康を確保します。

 

3. 電力網と環境の側面:

送電網の損失と上流の変圧器の容量占有を削減し、通信、自動制御装置、計測、リレー保護への高調波干渉を削減し、送電網の安全性を向上させます。エネルギーを節約し、省エネと排出削減の要件を満たし、環境を保護します。