造纸企业中典型电能质量扰动的危害及其监测与(3)

电能质量治理是解决电能质量问题，提高用电质量的重要途径，也是节能降耗的主要手段之一[16]。由第2节分析结果可知，造纸企业主要治理的对象是谐波和电压暂降。

4.1 谐波的抑制和治理

企业在实施谐波抑制和治理时应综合考虑电气设备本身的抗干扰能力、是否超过标准限值要求、是否对用电设备安全稳定运行产生影响、是否造成额外电能损耗等因素。若不可忽略时，应根据配电网和负荷的特点以及负荷的谐波特性制定科学的治理策略和治理方案[17-18]。谐波不同治理策略下的常用方案及其装置如表3所示。

表3 谐波的抑制和治理治理策略高压母线处低压母线处（变压器下端）就地治理（设备点电源入口）治理方案无功补偿无功补偿无源滤波有源滤波治理装置静止无功补偿器静止无功发生器并联电容器串联电抗器单调谐滤波器双调谐滤波器低通滤波器高通滤波器串联有源滤波器并联有源滤波器

目前，造纸企业为满足电力公司的要求及考虑自身的治理成本，通常采取在低压母线处并联电容器的方式。该方式可有效进行无功补偿，提高功率因数。然而，就从源头处消除谐波而言，就地治理方式（谐波源处安装滤波装置或无功补偿装置）治理效果最佳，不仅能够满足电力公司的要求，还能保证企业内部的用电质量，从而获得最大的节能效益。

因此，造纸企业可根据自身规模和治理成本，选择如图3所示的治理措施。若企业规模较小时，只需在较大功率谐波源处就近安装滤波器，小功率谐波源暂不治理，再根据治理效果决定是否在低压母线处实施集中治理；若造纸企业规模较大、企业内部有变电站时，除就地治理、低压母线处治理外，还应考虑高压母线处治理。

图3 谐波抑制和治理策略接入图

4.2 电压暂降治理

电压暂降的成因较多且具有不可预防的特性，故电压暂降治理主要着眼于降低发生频次和控制其后果严重度，通过电压暂降治理技术和设备可有效降低或缓解生产过程中断以及生产设备损坏的危害[19]。目前，常用的治理设备有以下两种。

（1）不间断电源（UPS）

UPS是一种含有储能元件（一般为蓄电池）并以逆变器为主要组成部分的恒压恒频不间断电源。当电压暂降发生时，UPS储能元件中的电能会立即经逆变器转化为交流电，提供给负荷，保证其正常工作。

（2）动态电压补偿器（DVR）

DVR 是一种不需要储能元件的串联补偿装置[19]，它从电网中吸取所需的额外能量补偿跌落的电压。当电压暂降发生时，DVR 检测电路检测到变化的电压后，经控制策略产生控制信号对逆变器进行控制，再经串接变压器向馈电线注入幅值、相角可调的电压，以保证负荷侧的电压稳定。整个响应时间极短，仅为数毫秒，满足动态补偿的要求。

两种设备的综合对比结果如表4 所示。由表4 可知，DVR 是一种能够替代UPS 的先进补偿装置，更适合保护现代化的生产线。但因造纸企业负荷容量较大，特别是大型造纸企业负荷容量可达20 万kVA 以上，利用DVR 对全厂敏感设备进行整体保护时，需根据经济损失评估模型，计算投资成本和回报率[20]。若投资成本高、回报率低时，可选择如图4所示的就地治理措施，有效降低治理成本。图4(a)中，DVR 安装在车间变压器输出端，即只保护车间中的全部敏感负荷；图4(b)中，DVR 就近安装在重要敏感生产负荷旁，即只对自动化系统及控制回路或对恢复时间长的工位优先治理。如将DVR 串联安装在DCS、QCS 及全厂计算中心旁或安装在服务器及系统同电源之间，防止系统因电压干扰造成计算机与服务器故障、数据丢失，提高计算机系统的安全可靠性。

表4 电压暂降常用治理设备性能比较类型UPS DVR应用领域重要的计算机数据备份、通信系统运行复杂工艺的现代化生产线或生产线中的重要敏感负荷适配性适配性差，不适合剧烈变动的负荷（变频器、伺服驱动系统、智能机器人），匹配负荷，要有1.5倍左右冗余容量适配性强，可串联在生产线中任何重要敏感负荷侧，容量与负荷匹配一致损耗损耗大损耗小运行效率效率低，一般70%左右效率高，一般大于98%维护成本含储能元件，维护成本高，寿命短无储能元件，免维护，寿命长

图4 电压暂降就地治理策略接入图

5 总结与展望

本文针对电能质量扰动问题，分析了造纸企业主要用电设备与典型电能质量扰动的相互影响关系，研究并提出了面向造纸企业的电能质量监测与治理措施。然而，此项工作在造纸企业中开展还存在如下问题。

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