整车厂焊装车间配电系统方案

整车厂焊装车间配电系统方案浅析摘要本文分析了汽车厂焊装车间配电方案易出现的各种问题，并提出解决方案及对策。

关键词汽车焊装；非线性负荷；配电方案

中图分类号tm7 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）40-0169-02

我国汽车业产呈现出迅猛发展态势，2010年全年累计产销超过1800万辆，刷新全球历史纪录。我国汽车制造厂，特别是轿车生产基地的规模产能也越来越大，近几年新建的生产基地产能都在10万辆/年以上，制造工艺也越来越先进，同时对四大工艺的配电要求也越来越高。四大工艺中尤以焊装工艺对配电要求特别高，不仅因为焊装工艺好坏直接影响整车的结构及质量，而且焊装车间的负荷特殊性会对电网及相关设备造成较大影响。如不能合理设计配电系统，将会出现变压器负荷率低、对电网冲击大、影响其他设备正常工作、补偿无法正确投切等较严重问题。作为曾经全程经历过一个产能在10万辆/年的汽车生产基地从设计、施工到调试、达产全过程的汽车厂技术人员，将一些做法和改进方法介绍如下供参考。

首先我们了解一下焊装车间易出现的问题的原因。

1 负荷组成及特性

焊装车间工艺设备负荷的80%以上焊机，包括悬挂式点焊机、凸焊机等，其中90%左右的悬挂式点焊机，这类点焊机单机容量一般

在160kva到260kva之间，单机容量大，且数量较多，一般配置200多台。电压是单相380v，功率因数0.6，其为电抗器感性负荷，点焊机最大焊接电流均在30ka，工作时间仅有50ms~200ms。是典型的非线性冲击性负荷，会产生大量的谐波及无功功率。

焊装车间其它负荷由减速电机、焊接机器人、co2保护焊机、控制系统、三坐标、涂胶机、打码机等工艺设备及空调、照明等公用设备组成。而这些负荷又较易受到电网质量的影响。由于点焊机焊接时产生的电压波动和闪变，会对以上设备造成较大影响，小则停机、停线、影响设备寿命，大则误动作造成事故。

2 无功补偿投切方式

由于焊装车间的大部分负荷由点焊机组成，为单相（380v）负荷，具有变化快、强冲击、不对称、谐波大的特点。传统补偿采用对称补偿的方式（图1），即三相同时投切、同时补偿，而焊接负荷每一相需要补偿的无功功率不同，这样势必造成某一相补偿量不足或者某一相过补偿。此外传统补偿采用接触器投切电容器，动作速度慢，像点焊机一般工作过程在50ms~200ms，当补偿器检测出要投切的电容器数量时，接触器还未动作，点焊机已结束工作，造成补偿装置投切不准确。

接触器投入过程中，电容器的初始电压为零，触点闭合瞬间，绝大多数情况下电网电压不为零、有时可能处在高峰值，（极少为0），因而产生非常大的电流，也就是常说的合闸涌流。虽然采用串

接电抗器可控制涌流在额定电流的20倍以内，但仍影响电容器和接触器的使用寿命，而且对电网造成冲击，影响其它设备的正常工作。

综上原因，点焊机是焊装车间影响电网质量最大因素。如何将其影响减少到最小，结合本人在实际工程中采取的办法，将采取的措施总结如下：

1）车间变电所设置在负荷中心

将车间变电所设计成二层变压器平台，设置在与负荷中较近的位置。这样设计不仅可以减少配电线路电压损失，还能节约成本。

2）点焊机负荷与其他负荷分用不同的变压器供电

根据容量大小配置2~3台电力变压器专门为点焊机负荷供电，而其他的负荷也用1台专用变压器供电，正常情况下变压器均独立运行，互不干扰。避免点焊机焊接时产生的电网波动和谐波影响其他设备运行。

3）采用插接式母线槽配电

因焊装车间工位较多，点焊机数量众多，如用电缆配电不仅走线繁琐配置很多配电柜，而且面临降容、动、热稳定、及高维护成本等诸多问题。故采用插接式母线槽配电，在离负荷较近处用插接开关箱和电缆接入负荷。应该注意的是插接母线槽内矩形铜排应垂直放置，否则影响其动稳定性。

4）各焊线由不同母线槽分别供电

焊装车间一般是由主焊线、左、右侧围线、前、后地板线、门盖区等焊线组成，为避免焊线间的相互影响，并方便维护，用不同母线槽向各焊线分别供电。

5）点焊机安装时应注意三相平衡

点焊机为单相380v负荷，接于三相电源的其中两相，如安装点焊机分配不合理，会因三相不平衡而出现零序电流。故应结合工艺流程要求，合理安装点焊机。

6）采用tsc动态不对称补偿

点焊机等非对称负荷采用采用tsc动态不对称补偿（图2），其它负荷用对称补偿。

焊接负荷应当使用三相不对称补偿的动态补偿器。tsc的可控硅动态补偿器可采用三相独立控制技术，分相检测、补偿，电容器为特制单相电容。当点焊机一旦工作，控制器同步进行网络检测分析，分别确定连接各单相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内投切对应在各相上的不同容量的电容器组，从而及时补偿无功功率。

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。tsc动态无功功率补偿装置的响应时间从网络检测、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。

tsc动态无功功率补偿装置中电容器前串接了特制的解调电抗

器，在不平衡补偿系统中电容器前串接了特制的解调电抗器，以防止电容器组与电网产生五次、三次谐波并联谐振。

以上是我参与整车厂建设及生产中在焊装车间配电系统方案的一些措施，目前已量产，反映较好。

参考文献

[1]gb50053-94 10kv及以下变电所设计规范.

[2]gb/t15576-1995 无功功率静态补偿装置总技术条件.

[3]机械工业部第九设计院.成都高原汽车10万辆/年生产基地设计.