程瑜(yu)  安科(ke)瑞電氣有限公(gong)司（187 0211 2087）

摘要(yao)：在(zai)水處理行(xing)業供配(pei)電系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)，涉及(ji)曝(pu)氣風(feng)機(ji)、提升泵、污泥脫水設備(bei)等負荷設備(bei)，導致(zhi)異步電動機(ji)產生較(jiao)多無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)和大量的諧(xie)(xie)波(bo)，使(shi)系(xi)(xi)統(tong)功(gong)率(lv)因數下降，以及(ji)諧(xie)(xie)波(bo)對(dui)配(pei)電系(xi)(xi)統(tong)、負載產生較(jiao)大的危(wei)害(hai)。就(jiu)此(ci)，水處理行(xing)業需提高對(dui)電能質量的重(zhong)視，通過(guo)有源濾(lv)波(bo)裝置(zhi)治(zhi)理，濾(lv)除諧(xie)(xie)波(bo)，從而節能降耗。

關鍵(jian)詞(ci)：水處理行(xing)業供配(pei)電(dian)系統；諧(xie)波(bo)；電(dian)能質量

1、水處理行業電能質量主要特征：

1.1水處(chu)理行業發展平(ping)穩(wen)，廠(chang)房建設逐年穩(wen)步增加；

1.2電機(ji)、水泵(beng)等負載(zai)長期工作，功率因數較(jiao)高(gao)，無功補償較(jiao)為穩定；

1.3主(zhu)要諧波源為(wei)變頻器，且諧波含量較大，需要配置(zhi)有源濾波設備進行(xing)諧波治理。

2、水處理行業主(zhu)要設備(bei)

水(shui)處理行(xing)業(ye)污水(shui)處理廠(chang)的(de)主要大(da)功(gong)率設(she)(she)備包括(kuo)曝(pu)氣風機、提升(sheng)泵、污泥脫水(shui)設(she)(she)備以及干化(hua)成套設(she)(she)備等(deng)，還有大(da)型(xing)空調系統(tong)、變頻器、通(tong)風設(she)(she)備。這些設(she)(she)備的(de)變頻機構、控制(zhi)部件都是典型(xing)的(de)非線性(xing)負載，產(chan)生的(de)諧波流入配電(dian)系統(tong)，污染電(dian)網(wang)，不僅會對無功(gong)功(gong)率補(bu)償設(she)(she)備造成潛(qian)在影響還會影響各類電(dian)氣設(she)(she)備正常運(yun)行(xing)，降低系統(tong)效率，增加(jia)電(dian)力成本。

2.1曝氣(qi)風機(ji)

污水(shui)處理曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)風(feng)機的主要作用(yong)是(shi)(shi)為水(shui)池(chi)提供氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，主要用(yong)于的地(di)方是(shi)(shi)沉砂池(chi)，曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)風(feng)機連接到管道(dao)，然(ran)后管道(dao)連接至曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)池(chi)底部的曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)盤(pan)，曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)風(feng)機將氣(qi)(qi)(qi)(qi)體鼓入(ru)曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)池(chi)中，為微生物的活動，提供充(chong)足(zu)的氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，促進化學反應的進行。曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)風(feng)機開啟時，功率(lv)因數(shu)為0.8，總諧波畸變率(lv)將近30%。

2.2提(ti)升(sheng)泵

提升(sheng)(sheng)泵(beng)(beng)是一(yi)種集泵(beng)(beng)、電(dian)機、殼體(ti)(ti)、控制系統于一(yi)體(ti)(ti)的泵(beng)(beng)類產品，主要作用是污(wu)水提升(sheng)(sheng)到某(mou)一(yi)高度后(hou)使(shi)其(qi)按重(zhong)力流方法運(yun)行，可(ke)以(yi)控制水量，從而控制反應池內污(wu)水濃度，提升(sheng)(sheng)泵(beng)(beng)功率(lv)因數(shu)0.75，諧(xie)波畸變率(lv)將近(jin)30％~40％。

2.3污泥脫水(shui)

脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)的方(fang)法(fa)，主(zhu)要(yao)有自(zi)(zi)然(ran)干化法(fa)、機(ji)械脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)法(fa)和造粒(li)法(fa)。自(zi)(zi)然(ran)干化法(fa)和機(ji)械脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)法(fa)適用(yong)于污(wu)水(shui)(shui)(shui)污(wu)泥(ni)。造粒(li)法(fa)適用(yong)于混凝沉淀的污(wu)泥(ni)。污(wu)泥(ni)脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)設(she)備主(zhu)要(yao)產生5、7次諧(xie)波，污(wu)泥(ni)脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)設(she)備功率因數0.8，諧(xie)波畸(ji)變率將(jiang)近20％。

2.4變(bian)頻器

變頻(pin)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)主(zhu)要作用(yong)是改(gai)變交流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機供電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)頻(pin)率和(he)幅值(zhi)，因而改(gai)變其運動(dong)(dong)磁場的(de)(de)(de)周期，達到平(ping)滑(hua)控制電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機轉速的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)，利用(yong)變頻(pin)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)軟(ruan)啟動(dong)(dong)功(gong)能(neng)將使(shi)啟動(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)從(cong)零開始，至(zhi)大(da)值(zhi)也不(bu)超過(guo)額定(ding)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，減輕了對電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)的(de)(de)(de)沖擊(ji)和(he)對供電(dian)(dian)(dian)(dian)容量的(de)(de)(de)要求，延長了設備和(he)閥門的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命。大(da)容量變頻(pin)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)需(xu)搭配進(jin)線電(dian)(dian)(dian)(dian)抗器(qi)(qi)使(shi)用(yong)，有(you)效(xiao)防止(zhi)功(gong)率元件的(de)(de)(de)擾動(dong)(dong)和(he)沖擊(ji)，防止(zhi)與有(you)源濾波器(qi)(qi)沖突從(cong)而放大(da)諧(xie)波，變頻(pin)器(qi)(qi)功(gong)率因數0.9，總諧(xie)波畸(ji)變率將近30％~50％。

3、水處理行業電能質量(liang)案例及(ji)解決方案

3.1事故(gu)現象

湖南某污(wu)水處(chu)理廠一臺(tai)2000kVA的(de)變壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)，變壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)低壓(ya)(ya)(ya)側(ce)兩(liang)臺(tai)電容(rong)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)柜(ju)，補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)容(rong)量(liang)為1000kVar，柜(ju)內為接觸器(qi)(qi)投(tou)(tou)(tou)切(qie)，且(qie)均為自動投(tou)(tou)(tou)切(qie)。在污(wu)水處(chu)理廠調試(shi)運(yun)行過(guo)程(cheng)中，運(yun)行值(zhi)班人員在巡檢時發現(xian)低壓(ya)(ya)(ya)配電室的(de)電容(rong)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)柜(ju)內有(you)一組電容(rong)器(qi)(qi)和(he)電抗器(qi)(qi)燒毀，其(qi)他未(wei)受損且(qie)投(tou)(tou)(tou)入運(yun)行的(de)電容(rong)器(qi)(qi)和(he)電抗器(qi)(qi)經現(xian)場檢測發現(xian)溫(wen)(wen)度均在80～100℃，同時變壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)的(de)噪(zao)聲和(he)溫(wen)(wen)度明(ming)顯增加。

3.2電(dian)容柜損壞原因分(fen)析(xi)

電容(rong)電抗等元器(qi)件本身的品質問題。電容(rong)內部采用較差的黑膠填充，過熱易(yi)膨脹(zhang)鼓包；外部材質采用鐵制(zhi)外殼(ke)，在沿海城(cheng)市或鹽霧濃霧高的場(chang)所；電抗器(qi)采用鋁芯，接口氧化(hua)高溫易(yi)爆；

現場施(shi)工(gong)安裝時，電氣連接件的緊(jin)固問題。接口處若有松動，連接點局部發熱；

電容電抗的參(can)數匹(pi)配(pei)(pei)問題。串抗率不匹(pi)配(pei)(pei)，如選用480V配(pei)(pei)套(tao)7%電抗率的電容器(qi)和525V的14%電抗率電抗器(qi)，那么電容電抗不匹(pi)配(pei)(pei)會(hui)導致發(fa)生諧振(zhen)；

環境因數(shu)。隨(sui)著現場(chang)環境溫(wen)度(du)、濕度(du)的變(bian)化，電(dian)容電(dian)抗(kang)(kang)參數(shu)變(bian)化，導致串(chuan)抗(kang)(kang)率偏移的問題(ti)，電(dian)容電(dian)抗(kang)(kang)之間會產生串(chuan)聯諧振，電(dian)流變(bian)大(da)、發熱(re)嚴重；

諧波(bo)電(dian)壓觸發的電(dian)容柜和負(fu)載之間的并聯諧振問題，導致(zhi)母(mu)線電(dian)壓抬升，出現電(dian)容損壞或者(zhe)負(fu)載設備(bei)過壓保(bao)護或損壞的現象。

3.3解決方案

測(ce)試點為變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)總出(chu)線(xian)端，根(gen)據(ju)該污水處理廠電能質量的(de)實測(ce)結果(guo)，變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)總出(chu)線(xian)端含有5次(ci)、7次(ci)、11次(ci)、13次(ci)諧(xie)波(bo)，總諧(xie)波(bo)電流(liu)達到(dao)200A，諧(xie)波(bo)畸變(bian)率(lv)達到(dao)27.6%。現場檢查電容電抗(kang)等器(qi)(qi)件，狀(zhuang)況(kuang)良好，電抗(kang)率(lv)匹配，原(yuan)因分(fen)析(xi)是由于(yu)諧(xie)波(bo)電流(liu)過大引起的(de)線(xian)路及設備起火。最終在(zai)我(wo)公司的(de)建議下，在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)的(de)出(chu)線(xian)側(ce)，安(an)裝了(le)1臺(tai)300A有源濾波(bo)器(qi)(qi)，

目前現場諧(xie)波(bo)畸變(bian)率穩定在10%以下，電容柜長(chang)期(qi)穩定運(yun)行。

APF有源濾(lv)波(bo)器采用DSP+FPGA全數(shu)字控制(zhi)方式，并聯在系統(tong)中，兼補諧波(bo)和無(wu)功(gong)；可(ke)對2～51次(ci)諧波(bo)進行全補償(chang)或特定(ding)次(ci)諧波(bo)進行補償(chang)；具備(bei)(bei)完善的橋臂過(guo)流、直(zhi)流過(guo)壓保護、裝置過(guo)溫保護功(gong)能(neng)(neng)；具備(bei)(bei)自(zi)動檢測(ce)運行、測(ce)量監(jian)視和定(ding)值設(she)定(ding)功(gong)能(neng)(neng)；具備(bei)(bei)智能(neng)(neng)散熱和無(wu)極調(diao)速的功(gong)能(neng)(neng)；具備(bei)(bei)動態擴容功(gong)能(neng)(neng)，支持(chi)插拔，方便更(geng)換。

5、結論

水處(chu)理(li)行業中的設(she)備(bei)普(pu)遍(bian)采用(yong)變頻器、電(dian)機、水泵，使非(fei)線性設(she)備(bei)負荷的種類和數量迅速增加(jia)(jia)，諧波污染日(ri)趨嚴(yan)重，給(gei)配電(dian)系統(tong)和現場設(she)備(bei)帶(dai)來巨大危害(hai)。但(dan)水處(chu)理(li)行業供(gong)配電(dian)系統(tong)諧波問題(ti)一(yi)直(zhi)沒得到足(zu)夠重視，諧波造(zao)成的電(dian)能消耗增加(jia)(jia)、設(she)備(bei)故(gu)障、使用(yong)壽(shou)命縮短等直(zhi)接和間接經濟損失(shi)相當巨大。有源濾波裝置(zhi)對改善供(gong)電(dian)質量，提高(gao)電(dian)網的安全和經濟運行，保障設(she)備(bei)的性能以(yi)及降低能耗均有重要意義。

6.結束語

從上述的(de)情(qing)況不難看(kan)出，沒有(you)的(de)變電運維值班方法(fa)，每種方法(fa)都有(you)其各(ge)自的(de)優劣。各(ge)地需根據自身實際，進行靈活的(de)使用和創(chuang)新，找到方法(fa)，以(yi)便于使工(gong)作更為的(de)順(shun)暢，促進電力系統運維水(shui)平的(de)提升。

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作者簡介

程瑜，現(xian)任職安(an)科瑞電(dian)氣股份有限公司