安科瑞 鮑靜君(jūn) 劉(liú)邁

　　摘(zhāi)要：在(zài)水(shuǐ)處理行(háng)業(yè)供(gōng)配電係統(tǒng)中(zhōng)
，涉(shè)及曝(pù)氣風機(jī)，提升(shēng)泵(bèng)，汙(wū)泥脫(tuō)水設備(bèi)等(děng)負荷(hé)設(shè)備(bèi)
，導致(zhì)異(yì)步電(diàn)動機產生(shēng)較(jiào)多無功(gōng)功率和(hé)大量的(dí)諧(xié)波
，使係統(tǒng)功率(shuài)因數(shù)下(xià)降(jiàng)
，以(yǐ)及諧波(bō)對(duì)配電係統(tǒng)，負(fù)載產生較大(dà)的(dí)危害(hài)。就此(cǐ)
，水(shuǐ)處理行業(yè)需提高對電(diàn)能質(zhì)量的重(zhòng)視
，通(tōng)過(guò)有源(yuán)濾(lǜ)波裝(zhuāng)置治理
，濾除(chú)諧波
，從而(ér)節(jié)能降(jiàng)耗。

　　關(guān)鍵詞：水處理(lǐ)行(háng)業(yè)供配(pèi)電係統(tǒng)；諧波；電能質量

　　1，水(shuǐ)處理行(háng)業電能(néng)質量主要(yào)特征：

　　1.1水(shuǐ)處理行(háng)業發(fā)展平穩
，廠房建設逐(zhú)年(nián)穩(wěn)步增加；

　　1.2電機，水泵等負(fù)載長(cháng)期工作(zuò)
，功率(shuài)因數較(jiào)高(gāo)
，無功補償較(jiào)為(wéi)穩定；

　　1.3主要(yào)諧(xié)波源(yuán)為變頻器(qì)
，且(qiě)諧(xié)波含量(liáng)較(jiào)大(dà)
，需要配置有源濾波設備(bèi)進(jìn)行諧波(bō)治(zhì)理(lǐ)。

　　2，水(shuǐ)處理(lǐ)行(háng)業(yè)主要(yào)設備

　　水處(chǔ)理(lǐ)行(háng)業(yè)汙水(shuǐ)處理(lǐ)廠的主(zhǔ)要大(dà)功(gōng)率設備包括(kuò)曝氣風(fēng)機(jī)，提升泵(bèng)，汙泥脫(tuō)水設備以(yǐ)及(jí)幹化成套設(shè)備等(děng)
，還有(yǒu)大(dà)型(xíng)空(kōng)調(tiáo)係(xì)統(tǒng)，變頻器(qì)，通(tōng)風設備。這些設備(bèi)的變(biàn)頻機(jī)構，控(kòng)製(zhì)部件都是典型(xíng)的非綫(xiàn)性負載
，產生(shēng)的諧(xié)波流入(rù)配電係統
，汙染電(diàn)網(wǎng)
，不僅(jǐn)會(huì)對無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備(bèi)造成潛在影響還(huán)會影(yǐng)響各類電(diàn)氣設備(bèi)正常(cháng)運行(háng)
，降(jiàng)低係統效(xiào)率
，增(zēng)加電(diàn)力(lì)成本(běn)。

　　2.1曝(pù)氣風機

　　汙水處(chǔ)理(lǐ)曝(pù)氣風(fēng)機的主(zhǔ)要作用(yòng)是為水(shuǐ)池(chí)提供氧(yǎng)氣
，主(zhǔ)要用於的地方(fāng)是(shì)沉(chén)砂(shā)池
，曝(pù)氣(qì)風(fēng)機(jī)連接(jiē)到管(guǎn)道
，然後管(guǎn)道(dào)連接(jiē)至曝(pù)氣池(chí)底(dǐ)部的曝氣(qì)盤(pán)
，曝(pù)氣風機將氣體鼓(gǔ)入(rù)曝(pù)氣池(chí)中
，為微生(shēng)物的活(huó)動
，提供(gōng)充(chōng)足的(dí)氧氣(qì)
，促進化學(xué)反(fǎn)應(yīng)的(dí)進(jìn)行(háng)。曝(pù)氣風機(jī)開啟(qǐ)時
，功率(shuài)因數(shù)為(wéi)0.8
，總諧波(bō)畸變率將近30%。

　　2.2提(tí)升泵

　　提升泵是(shì)一種集泵，電機，殼體(tǐ)，控(kòng)製(zhì)係統於(yú)一體(tǐ)的泵類產(chǎn)品(pǐn)
，主要(yào)作用(yòng)是汙水提升到某一(yī)高度後使(shǐ)其按重力(lì)流方(fāng)法(fǎ)運行(háng)
，可以控(kòng)製水(shuǐ)量
，從(cóng)而(ér)控製反(fǎn)應池內汙水濃(nóng)度(dù)
，提升(shēng)泵功率因數(shù)0.75
，諧(xié)波畸(jī)變率(shuài)將近30％~40％。

　　2.3汙泥脫(tuō)水

　　脫水的方(fāng)法(fǎ)
，主(zhǔ)要有(yǒu)自然幹化(huà)法，機械脫(tuō)水法(fǎ)和造(zào)粒法(fǎ)。自(zì)然幹(gān)化(huà)法(fǎ)和(hé)機(jī)械脫(tuō)水(shuǐ)法適用(yòng)於汙水汙泥(ní)。造粒法(fǎ)適用於混凝(níng)沉澱(diàn)的汙(wū)泥。汙泥脫水(shuǐ)設(shè)備(bèi)主(zhǔ)要產生(shēng)5，7次諧波
，汙泥脫(tuō)水設(shè)備功(gōng)率因數0.8
，諧波畸變(biàn)率將(jiāng)近20％。

　　2.4變頻器(qì)

　　變(biàn)頻器的主要作用是改變(biàn)交(jiāo)流(liú)電機供電的頻率和幅值
，因(yīn)而改變(biàn)其(qí)運動(dòng)磁(cí)場的周期
，達到平滑控製電(diàn)動機轉速的目(mù)的(dí)
，利(lì)用變(biàn)頻(pín)器的軟啟動功能(néng)將(jiāng)使啟(qǐ)動(dòng)電(diàn)流從零(líng)開始
，至大值也不(bù)超(chāo)過(guò)額定電(diàn)流(liú)
，減輕(qīng)了對電網(wǎng)的衝擊和(hé)對供電(diàn)容量(liáng)的(dí)要(yào)求
，延(yán)長(cháng)了(liǎo)設備和閥門(mén)的使(shǐ)用(yòng)壽命(mìng)。大(dà)容量變頻器的(dí)使用需(xū)搭配進綫電(diàn)抗器使(shǐ)用
，有效防(fáng)止功率元件的(dí)擾(rǎo)動(dòng)和衝擊
，防(fáng)止與有源(yuán)濾波(bō)器衝突從(cóng)而放(fàng)大諧波(bō)
，變(biàn)頻器(qì)功率因數0.9
，總(zǒng)諧波(bō)畸(jī)變率將(jiāng)近(jìn)30％~50％。

　　3，水處理行業(yè)電(diàn)能質(zhì)量案(àn)例(lì)及(jí)解(jiě)決方案(àn)

　　3.1事(shì)故(gù)現象

　　湖南(nán)某汙水(shuǐ)處理廠(chǎng)一(yī)台(tái)2000kVA的變壓(yā)器(qì)
，變(biàn)壓器(qì)低壓側兩(liǎng)台電容補償櫃(guì)
，補償容量為(wéi)1000kVar
，櫃(guì)內為(wéi)接觸(chù)器投(tóu)切
，且均為自動投切。在汙(wū)水處(chǔ)理廠調試(shì)運行過程中(zhōng)
，運行值班人員在(zài)巡檢(jiǎn)時發現(xiàn)低壓配電(diàn)室的電(diàn)容補償櫃(guì)內有(yǒu)一(yī)組電(diàn)容器和電(diàn)抗器(qì)燒毀(huǐ)
，其(qí)他(tā)未(wèi)受損且投入運行的(dí)電(diàn)容(róng)器(qì)和電(diàn)抗(kàng)器(qì)經(jīng)現場檢測發(fā)現(xiàn)溫度(dù)均在(zài)80～100℃
，同(tóng)時變壓(yā)器(qì)的(dí)噪(zào)聲(shēng)和(hé)溫(wēn)度(dù)明顯(xiǎn)增加(jiā)。

　　3.2電(diàn)容櫃(guì)損(sǔn)壞原因(yīn)分(fēn)析

　　1，電容(róng)電(diàn)抗(kàng)等(děng)元器件本身的(dí)品質問題(tí)。電容(róng)內(nèi)部采用較(jiào)差的黑(hēi)膠填充(chōng)
，過(guò)熱易(yì)膨脹(zhàng)鼓包；外(wài)部材(cái)質(zhì)采(cǎi)用鐵製外殼
，在沿(yán)海城(chéng)市(shì)或(huò)鹽(yán)霧(wù)濃霧高(gāo)的(dí)場(cháng)所(suǒ)；電抗(kàng)器采(cǎi)用鋁芯(xīn)
，接(jiē)口氧(yǎng)化(huà)高(gāo)溫(wēn)易爆；

　　2，現場(cháng)施工(gōng)安裝(zhuāng)時
，電氣連(lián)接件的緊固問(wèn)題。接口(kǒu)處(chǔ)若(ruò)有(yǒu)鬆動(dòng)
，連接點局(jú)部(bù)發(fā)熱(rè)；

　　3，電容(róng)電抗的(dí)參數匹(pǐ)配問題(tí)。串(chuàn)抗率不(bù)匹(pǐ)配(pèi)
，如選(xuǎn)用480V配(pèi)套(tào)7%電抗率(shuài)的電(diàn)容器(qì)和525V的14%電抗率(shuài)電(diàn)抗(kàng)器
，那(nà)麼(mó)電容電(diàn)抗(kàng)不(bù)匹配會導致發生(shēng)諧振；

　　4，環境(jìng)因數(shù)。隨著現場(cháng)環境溫度，濕度(dù)的變化(huà)
，電(diàn)容電(diàn)抗參數變化(huà)
，導(dǎo)致串抗率偏移的(dí)問題(tí)
，電(diàn)容電抗之間會(huì)產生串(chuàn)聯諧振(zhèn)
，電(diàn)流(liú)變(biàn)大，發熱嚴重(zhòng)；

　　5，諧波(bō)電壓觸發(fā)的電(diàn)容(róng)櫃和(hé)負(fù)載之間(jiān)的並聯(lián)諧(xié)振(zhèn)問題
，導(dǎo)致母綫(xiàn)電(diàn)壓(yā)抬升
，出現電(diàn)容損壞或(huò)者(zhě)負(fù)載(zǎi)設(shè)備過(guò)壓(yā)保護或(huò)損壞的現象(xiàng)。

　　3.3解(jiě)決方案(àn)

　　測(cè)試點為(wéi)變壓器總出綫(xiàn)端(duān)
，根(gēn)據(jù)該(gāi)汙(wū)水處理廠電能質(zhì)量的實測(cè)結果
，變(biàn)壓(yā)器(qì)總(zǒng)出(chū)綫端含(hán)有(yǒu)5次，7次(cì)，11次，13次(cì)諧波(bō)
，總諧(xié)波電(diàn)流達(dá)到200A
，諧波(bō)畸變率達(dá)到27.6%。現(xiàn)場檢查(chá)電容電(diàn)抗等器件
，狀(zhuàng)況良好
，電抗率匹配(pèi)
，原因分析是(shì)由於(yú)諧(xié)波電流(liú)過大引(yǐn)起的綫路(lù)及設備(bèi)起火(huǒ)。最終在(zài)我公司的(dí)建議(yì)下
，在變壓器的出(chū)綫側
，安裝了1台300A有源(yuán)濾(lǜ)波器(qì)
，

　　目(mù)前(qián)現場(cháng)諧(xié)波畸變率(shuài)穩定在10%以下(xià)
，電(diàn)容(róng)櫃(guì)長期穩(wěn)定運行。

　　APF有(yǒu)源(yuán)濾(lǜ)波器采用(yòng)DSP+FPGA全數(shù)字控製方(fāng)式(shì)
，並(bìng)聯在係(xì)統中
，兼(jiān)補諧波和(hé)無功；可對(duì)2～51次(cì)諧波進行全(quán)補(bǔ)償或(huò)特定次諧(xié)波(bō)進行(háng)補(bǔ)償；具備*的(dí)橋臂過流，直流過壓(yā)保(bǎo)護，裝(zhuāng)置過溫保護(hù)功能(néng)；具備自(zì)動(dòng)檢(jiǎn)測(cè)運行(háng)，測量(liáng)監視(shì)和定值(zhí)設定(dìng)功能；具(jù)備(bèi)智能散熱和無極調速的功能(néng)；具(jù)備(bèi)動態擴容功(gōng)能
，支持(chí)插(chā)拔
，方便(biàn)更(gēng)換(huàn)。

5，結論(lùn)

　　水處理行業(yè)中的設備普遍采(cǎi)用(yòng)變頻器，電機(jī)，水泵(bèng)
，使非綫(xiàn)性設備負荷的種類和(hé)數量迅(xùn)速(sù)增加(jiā)
，諧波汙染日趨嚴(yán)重
，給配電(diàn)係統和現(xiàn)場設(shè)備帶來(lái)巨大(dà)危害(hài)。但水(shuǐ)處(chǔ)理(lǐ)行(háng)業(yè)供(gōng)配(pèi)電係(xì)統(tǒng)諧(xié)波問題一(yī)直沒(méi)得(dé)到足(zú)夠(gòu)重視(shì)
，諧波造(zào)成(chéng)的(dí)電能(néng)消耗增加，設(shè)備(bèi)故(gù)障(zhàng)，使用壽(shòu)命縮(suō)短等直接和(hé)間(jiān)接經(jīng)濟(jì)損失相(xiāng)當巨(jù)大。有源(yuán)濾波裝(zhuāng)置對(duì)改善(shàn)供(gōng)電質量
，提高電(diàn)網(wǎng)的安全(quán)和(hé)經(jīng)濟運行(háng)
，保障(zhàng)設備的性能以及降(jiàng)低(dī)能耗(hào)均有重(zhòng)要意(yì)義。