⼀、项⽬背景与意义
汽⻋⽣产⼚作为⾼耗能重⼯业制造企业，核⼼⽣产流程涵盖冲压、焊接、涂装、总装四⼤环节，配套
动⼒站、空压机站、制冷站等辅助设施。⽣产过程中⼴泛应⽤焊接机器⼈、异步电机、变压器等感性
负载，以及变频器、整流设备等⾮线性负载，这类负载的⼤规模运⾏直接导致电⽹出现双重核⼼问
题：⼀是⽆功功率缺⼝⼤，⼆是谐波污染严重，两者叠加严重影响电⽹安全与⽣产效率。
从实际影响来看，⽆功功率不⾜会直接拉低功率因数，不仅需承担供电部⻔的⽆功罚款，还会增加线
路传输损耗、降低变压器等核⼼供电设备利⽤率，直接制约产能提升；谐波污染则会⼲扰焊接机器⼈
控制系统、精密检测仪器等关键设备的正常运⾏，加速电⽓设备绝缘⽼化，甚⾄引发电⽹电压波动、
保护装置误动作等安全事故。因此，构建科学、⾼效的⽆功补偿与谐波治理⼀体化⽅案，是保障电⽹
稳定运⾏、降低能耗成本、提升⽣产连续性的关键举措。
⼆、现场⽤电现状分析
2.1 核⼼负载类型及特性
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焊接设备：汽⻋焊接⻋间⼤量使⽤电阻焊、弧焊机器⼈，其供电系统多含整流环节，属于典型的⾮
线性负载，运⾏时会产⽣3次、5次、7次等特征谐波，同时消耗⼤量⽆功功率，导致局部电⽹功率
因数低⾄0.6-0.7。
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电机类负载：冲压⻋间的冲压机、总装⻋间的传送带、辅助设施的空压机等均采⽤异步电机，此类
负载启动时⽆功需求⼤，正常运⾏时功率因数约为0.7-0.8，且部分电机采⽤变频器调速，会进⼀步
产⽣谐波。
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变压器及配电设备：⼚区变压器在轻载或空载时会产⽣⽆功损耗，同时配电线路的电感电容也会形
成局部谐振，放⼤谐波危害。
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其他负载：涂装⻋间的烘⼲设备、检测中⼼的精密仪器等，对电⽹电压稳定性和波形质量要求较
⾼，谐波和电压波动易导致设备故障或检测精度下降。
2.2 现存主要问题
1. 功率因数偏低：经现场检测，⼚区整体功率因数约为0.72，低于供电部⻔要求的0.9标准，需承担⽆
功罚款，且导致变压器、线路过载⻛险增加。
2. 谐波污染严重：经现场实测，3次谐波含量约为12%、5次约为8%、7次约为5%，均远超GB/T
14549-1993《电能质量 公⽤电⽹谐波》规定的3次≤4%、5次≤6%、7次≤5%的限值，其中3
次、5次谐波对控制系统的⼲扰尤为突出。1. 设备运⾏异常：焊接机器⼈频繁出现控制信号⼲扰、动作精度下降问题；部分变频器出现过压、过
流保护动作；精密检测仪器数据波动较⼤。
2. 能耗偏⾼：⽆功功率导致线路损耗和变压器损耗增加，经测算，每年因⽆功损耗额外增加电费⽀出
约XX万元。
三、解决⽅案设计原则
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针对性原则：结合汽⻋⽣产⼚不同⻋间的负载特性，分区域、分负载类型设计治理⽅案，确保⽅案
适配性。
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综合性原则：同步解决⽆功补偿和谐波治理问题，避免单⼀治理导致的⼆次问题（如单纯补偿电容
与谐波共振）。
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可靠性原则：选⽤成熟稳定的设备和技术，确保治理系统⻓期稳定运⾏，不影响⽣产正常开展。
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经济性原则：在满⾜治理要求的前提下，优化⽅案设计，降低初期投资和后期运维成本，确保投资
回报周期合理。
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扩展性原则：⽅案设计预留⼀定的扩容空间，适配⼯⼚未来产能提升或新设备添加的⽤电需求。
四、核⼼治理⽅案
结合⼚区负载分布不均、谐波与⽆功来源集中的特点，本⽅案采⽤“集中治理控全局+分区精准补局
部”的⼀体化架构，核⼼选⽤有源电⼒滤波器（APF）+静⽌⽆功发⽣器（SVG）的组合技术，针对不
同⻋间的负载特性、污染程度差异化配置设备，实现“⽆功精准补偿、谐波⾼效滤除”的双重⽬标。
4.1 集中补偿与谐波治理（⼚区总配电房）
在⼚区总配电房10kV/0.4kV变压器低压侧，配置集中式SVG和APF装置，⽤于治理全⼚范围内的⽆功功
率不⾜和共性谐波问题。
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设备选型与参数：配置1套1000kvar集中式SVG装置、1套500A集中式APF装置。其中SVG响应时间
≤20ms，可实现感性-容性负载的平滑切换，确保全⼚整体功率因数稳定提升⾄0.95以上；APF采
⽤⾼精度谐波检测算法，可⾼效滤除3-50次谐波，滤除率≥95%，保障电⽹总谐波畸变率（THD）
≤5%，满⾜公⽤电⽹电能质量标准。
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⼯作原理：SVG通过检测电⽹电压和电流，实时⽣成与⽆功电流相反的补偿电流，快速平衡⽆功功
率；APF通过检测负载产⽣的谐波电流，⽣成与谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流，抵消谐
波对电⽹的影响。
4.2 分区精准治理（各⽣产⻋间）
4.2.1 焊接⻋间
具体配置：每个焊接机器⼈⼯作站配电箱旁，配置1台50kvar⼩型化SVG+1台100A专⽤APF；集中布置
的电阻焊设备采⽤分组补偿模式，配置2套200kvar SVG+1套300A APF。该配置可实现⽆功功率就地平衡，减少线路传输损耗，同时精准滤除3次、5次等特征谐波，从源头解决机器⼈控制信号⼲扰问题。
该⽅案可实现⽆功功率的就地平衡，减少⽆功电流在线路中的传输损耗，同时精准滤除焊接设备产⽣
的特征谐波，避免谐波⼲扰机器⼈控制系统。
4.2.2 冲压⻋间
冲压⻋间的冲压机为间歇性⼤负载，启动时⽆功需求骤增，易导致电压波动。在冲压机的供电回路
中，配置动态SVG（容量300kvar），响应时间≤10ms，可快速跟踪负载的⽆功变化，及时补偿⽆功
功率，稳定电⽹电压；同时配置少量APF（容量200A），滤除冲压机电机启动和运⾏时产⽣的谐波。
4.2.3 涂装⻋间与检测中⼼
涂装⻋间的烘⼲设备和检测中⼼的精密仪器对电⽹波形质量要求极⾼，采⽤“净化+补偿”的⽅案。在
涂装⻋间的配电⼲线中，配置1套容量为150A的APF，滤除电⽹中的谐波；在检测中⼼的独⽴配电回路
中，配置1套容量为100kvar的SVG和1套容量为100A的APF，确保检测仪器供电电压的稳定性和波形的
正弦性。
4.2.4 辅助设施（空压机站、制冷站）
空压机、制冷机等设备为感性负载，⽆功需求稳定，采⽤传统电容补偿与SVG结合的⽅案。在空压机站
和制冷站的配电房内，配置1套容量为500kvar的电容补偿装置（含电抗器，避免与谐波共振）和1套容
量为200kvar的SVG，电容补偿装置承担基础⽆功补偿，SVG承担动态⽆功补偿，确保功率因数稳定在
0.95以上。
4.3 配套保护与监控系统
为保障治理系统的安全稳定运⾏，配套建设完善的保护和监控系统：
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保护系统：在SVG、APF装置的输⼊输出端，配置过压保护、过流保护、短路保护、过热保护等装
置，当设备出现异常时，⾃动切断电源，避免设备损坏和电⽹故障扩⼤。
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监控系统：搭建集中式电能质量监控平台，实时采集各治理装置的运⾏数据（如补偿容量、谐波滤
除率、功率因数）和电⽹参数（如电压、电流、THD），通过可视化界⾯展⽰；设置故障报警功
能，当电⽹参数超标或设备异常时，及时发出声光报警，并推送信息⾄运维⼈员⼿机端；⽀持历史
数据查询和报表⽣成，为电⽹优化和运维管理提供数据⽀撑。
五、设备选型说明
本⽅案选⽤的SVG、APF等核⼼设备均采⽤⾏业成熟品牌产品，具备以下优势：
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SVG装置：采⽤IGBT全控器件，响应速度快（≤20ms），补偿容量连续可调，可在感性和容性负
载之间灵活切换，适应复杂负载变化；具备抗谐波⼲扰能⼒，不会与电⽹谐波发⽣共振。
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APF装置：采⽤先进的检测算法，可精准检测多种谐波成分，滤除率≥95%；具备过载能⼒，可在
短时过载情况下稳定运⾏；采⽤模块化设计，便于维护和扩容。•
监控系统：软件界⾯友好，操作便捷；具备数据存储、分析、导出功能；⽀持远程监控和运维，降
低运维成本。
六、实施步骤与周期
6.1 实施步骤
1. 前期准备阶段（1-2周）：完成现场详细勘查，确认负载参数、配电结构；深化⽅案设计，确定设
备型号、安装位置；办理相关施⼯⼿续，协调⽣产⻋间的施⼯时间。
2. 设备采购与⽣产阶段（4-6周）：根据⽅案要求采购核⼼设备，监督设备⽣产过程，确保设备质量
符合标准；同步准备施⼯材料和⼯具。
3. 施⼯安装阶段（3-4周）：按照“先集中后分区、先辅助后核⼼”的顺序进⾏施⼯。先完成总配电
房的SVG、APF装置安装调试；再依次完成辅助设施、涂装⻋间、检测中⼼、冲压⻋间、焊接⻋间
的设备安装调试；施⼯过程中严格遵守安全⽣产规范，避免影响⼯⼚正常⽣产。
4. 调试运⾏阶段（1-2周）：对整套治理系统进⾏联合调试，优化设备参数；实时监测电⽹参数，确
保功率因数、谐波含量等指标达到设计要求；对运维⼈员进⾏操作培训。
5. 验收交付阶段（1周）：组织供电部⻔、⼯⼚相关部⻔进⾏验收；提交施⼯图纸、设备说明书、调
试报告等资料；正式交付使⽤。
6.2 总实施周期
本⽅案总实施周期约为10-15周，具体可根据⼯⼚⽣产安排灵活调整，尽量减少对⽣产的影响。
七、预期治理效果
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电能质量达标：全⼚整体功率因数提升⾄0.95以上，符合供电部⻔要求，避免⽆功罚款；电⽹总谐
波畸变率（THD）≤5%，各次特征谐波含量均满⾜GB/T 14549-1993标准。
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设备运⾏稳定：焊接机器⼈、精密检测仪器等设备的⼲扰问题彻底解决，设备故障率降低80%以
上；变压器、线路的负载率降低，设备⽼化速度减缓，使⽤寿命延⻓。
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能耗显著降低：线路损耗与变压器损耗可降低30%-40%，按⼚区当前⽤电规模测算，每年可节约
电费⽀出约XX万元，⽅案整体投资回报周期约2-3年，经济效益显著。
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电⽹容量提升：⽆功补偿释放了电⽹的供电容量，可满⾜⼯⼚未来1-2年的产能提升需求，⽆需额
外扩容电⽹。
