电能质量问题对汽车行业有什么影响？

汽车制造行业技术与自动化水平越来越高，其主要的生产工艺中采用了大量的冲击性、非线性负荷，例如车身车间的电焊机、激光焊机；冲压车间的冲压机；油漆车间的变频装置；总装车间的自动生产线等，这些负荷都有一个共同的特点，就是负荷波动非常大，谐波发生量非常大。同时，随着国家降耗节能的不断要求，节能灯具的大量使用；传统电机逐步替换成变频拖动。这些新增的非线性负荷更加加剧了汽车制造行业的电能质量恶化。

一、目前存在的电能问题

通过电能质量测试的统计分析发现，汽车制造行业主要的电能质量问题是谐波、电压波动和无功问题，普遍存在于冲压、焊装、涂装、动力总成及总装等各个环节中。

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冲压车间-谐波、电压波动与闪变

冲压车间的敏感负载主要集中在压机上， 包括机器人和直流电源，很多压机采用直流调速电机驱动，需要稳定的直流电源；机器人电机由PLC控制和变频器驱动， PLC控制回路和变频器都是典型的敏感负载。

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焊装车间-谐波、电压波动、三相不平衡

汽车焊接采用的点焊机产生的谐波使得系统三相电压严重不平衡，中性电流过大，平均功率因数低，出现过压、欠压、过流，甚至引起保护装置误动。

焊装车间由各类机器人、机器手臂和传送带构成，敏感负载主要有机器人。机器人身上各类电机都是变频器驱动，变频器属于极敏感负载，易受晃电影响。

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涂装车间-谐波

汽车的漆面分四层，底漆、中涂、色漆和清漆，除底漆需要电泳池附着外，其他流程基本相似，自动化喷涂车间是一个工艺连锁比较高的生产车间，个别设备的故障就会影响整个喷涂车间工艺。

喷涂车间敏感负载主要包括：喷涂机器人、空调器、烘干炉及闪干炉等。

■ 烘干或者闪干炉， 要求连续运行30分钟， 受电压影响后就会导致废件；

■ 喷涂机器人受影响后直接导致喷漆过薄甚至无漆，工件直接报废；

■ 空调器确保整个车间的通风和洁净度，一旦停机重新启动时间很长，影响生产效率。

涂装主要负载时电力电子器件和大容量的加热设备，这些设备应用整流及变频原理制造，过程中会产生谐波，导致设备损耗增加，变压器性能下降，严重影响喷涂品质。

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动力总成

动力总成主要指发动机生产，电能影响集中于机加车间的数控机床，以及输送设备、装配线、测试平台。昂贵而复杂的设备停机需要重新设置机床参数，并会报废工件、损坏刀具、流水线停产、待工等。  

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总装-谐波

总装过程主要是利用机器人进行自动组装,而驱动机器人的电路中采用大量二极管、三极管、放大电流、整流桥、开关电源等电子元器件,大量的谐波叠加会不仅对供电系统造成严重影响,更致命的是损害机器人的寿命和操作精度。

表 1 敏感负载汇总表

二、电能质量问题的治理

与其他用电行业相同，汽车制造行业电能质量治理主要涉及电能质量的检测、监测以及对电能质量进行优化、治理，采用新产品、新技术来改善电能质量问题，通过进一步的在线监测及时发现新问题并解决。

汽车制造行业的电能问题会受车间使用设备及电网电能的影响，治理的目标就是要滤除系统中的大量谐波，减少电压波动，提高电能质量。因为电能问题的多样性，解决方案也需根据具体情况制定。

案例分析：北京汽车株洲分公司

北汽株洲基地， 设计产能为年产30万台整车，是具备汽车相关零部件生产、整车组装及成品物流的全产业链基地。工厂2016年投运，晃电极大困扰基地的焊接和涂装生产线。

对焊接和涂装两个车间的进行在线监测，电流畸变率在10-25%之间，以5次7次谐波为主，包括一些偶次及高次谐波的特征，选用并联型混合滤波装置，滤除系统中含量较高的特征次谐波并进行吴工补偿。

三、电能解决方案的前提与基础

为了能够及时发现问题，提出问题，解决问题，同时验证解决方案成功与否，我们在前期必须进行电能质量实时监测，为解决方案提供有力的数据支持。同时，在解决方案实施后，可以直观的验证解决方案的可靠性，为汽车制造行业保驾护航。

德国GMC-I集团在线电能质量监测系统，可以为汽车制造用户监控电能质量环境，完成弱点辨识并自动生成报告，进而提高工艺品质，降低能耗，提高企业综合竞争力。

电能质量故障录波装置PQ3000

■ 高精度——满足IEC61000-4-30 Ed.3标准 Class A级

■ 权威认证——获IEC62586-1/2 Ed.3标准第三方独立认证

■ 监控与警告——自动记录电能质量统计数据，记录事件、干扰等，超限发出实时警告

■ 海量内存——支持SD扩展，保证足够空间记录存储数据

■ 电能报告——全面支持标准PQDIFF电能质量文件，报告条件满足EN50160标准