一、焊机特性

电焊机的主要部件是一个降压变压器，次级线圈的两端是被焊接工件和焊条，工作时引燃电弧，在电弧的高温中将焊条熔接于工件的缝隙中。由于电焊变压器的铁芯有自身的特点，因此具有电压急剧下降的特性，即在焊条引燃后电压下降；在焊条被粘连短路时，电压更是急剧下降。

一般直流逆变电焊机面板上均设有输出直流电流调节旋钮。逆变直流电焊机先是将单相交流V电压或三相交流V电压进行桥式整流、滤波，然后供给功率开关器件进行逆变处理。

逆变电焊机多采用由IGBT管组成单端正激式逆变电路，其控制系统多采用脉宽调制芯片SG，其逆变频率为20kHz，并能进行恒流外特性控制。系统在空载时，由于采用电压反馈控制，PWM调制器间断地输出脉冲，因间歇振荡的频率低且脉冲宽度窄，这样不但空载损耗小，而且变压器不易饱和。由于该类焊机采用以脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而可获得较好的恒流特性和优异的焊接工艺效果。焊机常见电能质量问题如下：

1.功率因数低下；

2.严重的谐波电流；

3.母线负载严重不平衡；

4.负载频繁冲击，造成电网电压波动和闪变；

二、常见面临严重问题

市场上现有补偿装置频繁投切电容、电网在严重谐波下局部谐振几率很高，易造成电容器等器件损坏，无法长期稳定运行，严重导致：

1.补偿装置后期维护成本高；

2.供电单位罚款；

3.其他用电设备的损坏；

4.焊接质量差和效率低；

三、焊机设计技术方案

1.负荷情况

i.点焊机2台，每台kVA，2相V；AB和CA各一台；

ii.点焊机3台，每台kVA，3相V；

iii.2相V，KVA晶闸管点焊机，6台；

iv.2相V，80KVA晶闸管点焊机，3台；

2.方案综述

根据对实际记录数据分析，焊机为2相V工作方式，电流变化快，需要使用极快型投切开关，另外因为2相V工作方式，不同于普通三相工作方式，需要使用2相触发投切开关，也就是相间补偿方式。

基于上述分析推荐使用低压动态滤波补偿装置HYD-DFC，该装置采用晶闸管过零投切方式，有效抑制投切过程产生的涌流。不仅能快速对无功功率进行动态补偿，而且还具有谐波抑制功能。

快速响应时间小于10ms，完全可以满足用户需求。由于负荷含有相间电焊机负荷，三相负荷不平衡，因此本方案供方HYD-DFC装置采用三角形接法，可以分别对AB相、BC相、CA相负荷进行单独补偿。

另外测试时发现的适时的谐波出现，设计时串入7%电抗器，进行吸收谐波，对电容器或其它设备进行有效的保护。

设备名称：　　低压动态滤波补偿装置

设备型号：　　HYD-DFC

额定容量：kvar

额定电压：　　V

额定频率：　　50Hz

调节方式：　　相间分补

冷却方式：　　强迫风冷

投切档位：　　21档(3面柜)

柜型：　　　　　　GGD

数量：　　　　　　3面柜

上述为4台焊机配置HYD-DFC；

柜型0××0(A×B×H)，3面；

假设需方系统0.4kV母线最小短路容量为17Mvar，则本方案装置接入后系统阻抗图谱、谐波放大图谱如下图所示；系统典型次谐波放大倍数如下表所示。

3.系统图

4.主配置清单

四、治理后效果

1.有效抑制三相不平衡，稳定电压、解决焊机虚焊问题。

2.有效治理谐波；

3.快速响应需求投切，10ms响应时间，可以缓解电压、电流波动冲击问题，预测抑制60%以上有效冲击电流；

4.提高功率因数由0.3提高到0.95以上，进而降低总电流；

5.降低线路损耗；

五、焊机负载现场案例介绍

松下.万宝（广州）压缩机有限公司

（1）现场用电情况

1台0kVA，10/0.4±2x2.5%kV变压器，带多台单相电焊机，现配套的无功补偿设备无法正常投入补偿，导致系统中大量无功存在，压降较为明显。

电焊机在碰焊机焊接时，最大冲击电流高达A，三相电流严重不平衡，造成变压器的铁心磁场饱和，噪声大，功率因数在0.4~0.8波动，变压器电流保护经常动作，实际运行电流值超过设定额定值，存在一定安全隐患，且需方需在此变压器下端续接KVA三相焊机一台。

（2）设计方案

供方在变压器低压侧设计1套低压动态无功补偿兼滤波装置HYD-DFC，滤波装置采用晶闸管在其两端电压过零时刻投入滤波支路，电流过零时切除滤波支路，实现投切时电网电压无暂态冲击、无合闸涌流冲击、无电弧重燃，显著地延长了电容器组的使用寿命。滤波装置不仅能快速对无功功率进行补偿，而且可以减少负荷谐波电流畸变率，达到国标要求。

为保证设备安全运行和达到预期的效果，HYD-DFC装置支路采用3次+3次+5次+7次滤波补偿支路。

（3）效果与效益

功率因数：电焊机工作周期为-mm，装置响应时间为10-40ms，考核点功率因数由0.6左右提升到0.92，节省电费10%；

滤波效果：5次谐波电流降为2.3%，7次谐波电流降为2.3%；

提高电压：电压骤降幅度从40V降低到10V以内；

变压器温度噪音：变压器使用温度、噪音明显降低；

干扰问题：解决变压器电流保护经常动作的干扰问题；

增容：降低变压器运行电流，满足变压器下端续接KVA三相焊机一台；

六、焊机专用动态无功补偿装置简介

类似项目现场设备图片

2.装置性能介绍

焊机专用动态无功补偿装置（以下简称装置）是我公司根据电力系统输送电能的技术要求，结合多年研制生产电力自动化设备的实践经验，开发的新型无功补偿装置。装置为电力部门和电力用户专门设计，能够有效补偿无功功率，提高电能质量，降低损耗，是不可缺少的节能设备。同时装置能够提供配电运行数据，为制定经济、安全的电力运行方案和设备增容等提供一套完整的科学依据。

在电力系统输送电能的过程中，无功功率不足，将使系统中输送的总电流增加、使变压器的出力减少、供电线路及系统设备有功功率损耗增大、线路末端电压下降；而对于电力用户来说，过多地从电网中吸取无功，不仅使电网电能质量下降，也影响自身的用电和生产，使企业效益下降，甚至招致罚款。因此，为了减少无功的损失和避免其在电网中的不当流动，必须进行无功补偿。

无功补偿最好的方式是就地补偿。采用并联电容器进行无功补偿是一种投资少、施工简单、见效快的补偿方式，它可以很方便地就地控制电容投切，以减少线损，消除无功馈乏给系统带来的负面影响。

断路器合上后，控制器经过延时后上电开始工作，检测系统三相电压、三相电流。根据电压、电流的幅值和它们之间的相位差，计算得到系统无功功率，并与用户设置的投入门限、切除门限相比较，再考虑系统情况确定电容器组的投切。

（1）装置简介

焊机专用动态无功补偿装置，是由智能控制器（美国DSP公司控制器专用芯片制作，响应时间为20ms-30ms）控制晶闸管动态投切滤波器，集电网谐波滤波、无功补偿与电能质量监测于一体。可以滤除电网谐波满足国标要求、补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，降低线损，从而提高电网的负载能力和供电质量；同时还能够实时监测电网的三相电压、电流、频率、有功、无功、功率因数、谐波等运行数据，适合于负荷谐波含量大、功率因数低、负荷波动大的场合。在动态滤波的同时，也达到了就地动态补偿无功功率的目的。具有完善的过压、欠压、缺相、过流、短路、瞬态过电压、声光报警等保护措施。不存在无功倒送和谐波放大问题。

（2）工作原理

装置由控制器通过实时采集三相电路的电压、电流瞬时值，计算出线路的电压、电流有效值、谐波、三相有功、无功及其补偿容量，再根据控制器设定电容器组补偿容量和投切方式控制晶闸管动态投切单调谐滤波电容器组，且保证电压过零触发，在投切过程中无冲击、无涌流、无操作过电压、无电弧、无噪声，实现了滤波器的无触点自动投切，可以连续频繁投切滤波器组而不影响开关和电容器的预期寿命。

（3）典型应用场所

装置对于快速补偿无功，同时滤除谐波有着十分显著的作用，能够将谐波源的危害降到最低，可提高电能质量和充分利用系统容量。典型适用对象有以下几种谐波源负载。

①交直流传动电机

交流变频器和直流电动机的直流电源，通常是由三相桥式整流电路构成。导致电网电压波动，功率因数降低，产生奇次谐波电流使电网电压畸变。

②电焊机群

电焊机为单相负荷时，奇次谐波电流大、波形畸变严重，三相电流极不平衡，电压闪变严重。

③智能建筑

商业大楼和高层住宅配电中，现代电力电子设备（可调速马达，空调，在线UPS，开关电源，彩电，激光打印机等）为非线性负荷，虽然负荷冲击性小，但所产生的谐波电流非常严重，３次、５次谐波影响最明显。

④中频炉、高频加热电源设备

工作时所产生的奇次谐波电流严重，主要为5次、7次、11次，谐波耗电很大。频率、有功功率、无功功率、功率因数、补偿容量、谐波水平及保护动作信号，实时显示系统日期和时间；

(4)全面的保护功能

——过电流保护；

——过负荷保护

——过热保护；

——过压、欠压保护；

——具有超限报警和保护闭锁功能，报警限值可由用户设定；

——查询故障报警历史记录。

(5)符合高等级的抗扰度国际标准，在恶劣电磁环境下可靠工作；

(6)具有通讯功能：RS接口；

(7)冷却方式：强迫风冷；

(8)柜型：GCＫ/GGD；

(9)主要部件

■铁芯滤波电抗器

■自愈式滤波电容器

■大功率晶闸管模块

■无功动态补偿控制器

■过零触发系统

■显示触摸屏

■柜体

■进线开关

■晶闸管保护用熔断器

■散热风机

■温度控制器

■显示仪表

■继电保护

所有固定电容补偿装置均按限制合闸涌流谐波要求配备了相应容量的电抗器，使电容器组的运行可靠性及使用寿命有较大的改善。

3.此套产品主要特点

（1）控制器配“触摸屏”，操作方便，直观，并显示各电气参数；

（2）响应时间短为10ms；

（3）各补偿支路每相均“独立控制”，可单独投AB相或BC相或AC相，即可以针对不平衡的负荷进行独立分相补偿；

（4）每个支路都有独立的触发保护系统；晶闸管安全裕度大，2V；

（5）电容器、电抗器为“单相独立”型；

（6）电容器为单相滤波电容器，圆柱型，使用寿命比普通电容器长一倍；