造纸企业中典型电能质量扰动的危害及其监测与(2)

表1 谐波源对用电设备和供配电系统的危害影响方面用电设备电力测量供配电线路电力变压器电力电容器具体危害异步电动机：增加附加损耗，降低效率，减少出力，产生机械振动，减少使用寿命低压开关设备：增加全电磁、热磁和电子型断路器的误动作机率使电能表计量混乱，测量不准确线路运行：易导致电磁式、感应式和晶体式继电器的误动作，造成系统事故，威胁电力系统的安全电网质量：降低电网电压，浪费电网容量增大变压器的铜耗、铁耗、产生振动噪声使电容器异常发热，加速绝缘老化，缩短寿命，击穿或爆炸

图1 工业现场常用的敏感负荷电压耐受能力

（2）电磁线圈类负荷

电磁线圈类负荷是指运用电磁感应原理实现其功能的负荷。典型代表有交流接触器和继电器，它们用来接通或分断带负载的交流主电路或大容量控制电路。如电动机的启动与控制、正反转运行、Y-Δ 降压启动等。当电压低于60%、持续时间超过几个周波时，接触器线圈释放电压，造成接触器欠压脱扣[12]，使电动机从电网断开，引发生产中断。而当电压暂降恢复时，部分大功率电机脱网后的重新启动又非常繁琐，造成生产恢复时间长，经济受损严重。

（3）电子电力类负荷

电子电力类负荷的典型代表有变频器和伺服驱动器。随着造纸行业节能降耗工作的深入推进，变频器在造纸企业中应用广泛。分析变频器拓扑结构可知[13]，为了避免不正常工作或过载，变频器通常会安装直流母线低电压保护电路。当遇到浅幅电压暂降时，仅会引起电动机转速降低，而当电压低于75%时，保护电路动作，变频器低压跳闸，从而导致电机停机，特别是关键生产环节电机变频器低压跳闸造成的非计划停机，给企业造成很大的经济损失。

今后随着造纸企业的不断升级转型，敏感负荷的范围将会继续扩大，还会包含各种智能化设备等[14]。如智能流浆箱、智能液压控制、在线水分监测、智能毛布管理、智能张力控制、智能卷纸系统、智能排刀控制系统等。这类设备或系统的核心芯片对深度电压暂降十分敏感，若发生深度电压暂降，则会导致电路主板故障，无法实现智能生产。

3 面向造纸企业的电能质量监测措施

为减少电能质量扰动对造纸生产过程和生产设备造成的影响，需要对其进行治理，而电能质量监测是实现治理的前提。

电能质量监测是指采用符合规范的测试仪器对电网中所关心节点的电能质量指标进行测量，监测方式一般包括3 种[15]：①定期巡检，主要适用于不需要或不具备在线监测条件的场合；②专项监测，主要用于负荷容量变化大或有干扰源的场合；③在线监测，主要用于公共配电点（PCC）、有事件型电能质量问题或需要在线实时监测的场合。

为适应不同场合的监测需要，测试仪器一般可分为便携式和在线监测[15]，各自优缺点如表2所示。

表2 电能质量测试仪器性能比较仪器便携式在线监测优点体积小、携带方便、使用灵活、测量速度快、设备投资小长期稳定在线运行、功能强大、监测指标多、后续数据处理能力强、扩展容易缺点无法实现不间断监测、电能质量指标监测能力有限、后续数据处理能力不足需上位机平台配合、需设计远程通信接口

考虑到造纸企业内大型谐波源和敏感负荷量大、面广且现场工况复杂，电能质量监测的拓扑结构可采用三级监测措施，三级监测拓扑结构如图2所示。这种结构可以更好地分析谐波在企业电网内部的传播关系、统计外网或内网电压暂降的发生频次及其对敏感负荷造成的影响，以及有利于企业各部门更及时地了解故障原因和预诊设备健康状态。

图2 中不同监测点下的监测方式和测试设备包括：①一级监测点，主要针对PCC 公共接线端或企业进线端，可实现电压暂降、瞬态事件、闪变和高至63 次谐波的采集与分析，可选在线监测方式及在线监测仪器。②二级监测点，主要针对车间变压器、主开关设备和主配电柜，可实现电压暂降、瞬态事件和高至40 次谐波的采集与分析，可选在线监测方式及在线监测仪器。③三级监测点，主要针对重要生产用电设备或敏感负荷等，可实现每相的谐波测量和能源计量，可选专项监测方式及便携式测量仪器。若某些生产设备或敏感负荷需要重点监测，也可选择在线监测方式及在线监测仪器。

图2 三级监测拓扑结构

4 面向造纸企业的电能质量治理措施

文章来源：《造纸科学与技术》 网址: http://www.zzkxyjs.cn/qikandaodu/2021/0422/549.html