安科瑞電能質量監測和治理系統在水處理行業供配電系統中的解決方案

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011

   在配電系統中，如果容量過大，技術人員會配置無功補償裝置，用于提升設備的功率因數，減少配電網的損耗。在某污水處理廠中，檢測人員對變壓器進行短時間檢測，雖然檢測結果表明，變壓器在負載低于25%的工況下，功率因數大于0.9，總諧波畸變率低于5%，滿足標準。但結合現場勘查結果與檢測數據，分析該污水處理廠 在無功補償方面仍存在不足。工藝設備中負荷重要的設備(重要工段的水泵、鼓風機等)和設備組(污泥脫水及干化系統 、加藥系統等)均由變配電室0.4kV系統放射式供電。

    水處理行業污水處理廠的主要大功率設備包括曝氣風機、提升泵、污泥脫水設備以及干化成套設備等，還有大型空調系統、變頻器、通風設備。

這些設備的變頻機構、控制部件都是典型的非線性負載，會產生20%-50%的諧波流入配電系統，污染電網，不僅會對無功功率補償設備造成潛在影響還會影響各類電氣設備正常運行，降低系統效率，增加電力成本。

諧波危害

1）諧波對電網的影響

   導致電網功率消耗*大、設備試用時間降低、接地保護功能和遙控功能出現異常、線路與設備熱量*大等，特別是三次諧波導致非常大的中性線電流，造成配電變壓器零線電流大于相線電流數值，致使設備不能平穩運行。

2）對變壓器的影響

   諧波會增加變壓器的銅耗、鐵耗和雜散磁通損耗（線圈渦流損耗），可能在變壓器繞阻和線電容之間產生諧振，*大變壓器發熱，甚至引起局部嚴重過熱，同時使變壓器噪聲*大，減少變壓器的實際使用容量，降低變壓器的使用壽命。

3）對電容柜的影響

   在諧波的作用下電容器將過熱，導致絕緣部分老化，縮短使用壽命。

電能質量檢測行業治理系統解決方案

1 解決方案

   水處理行業主要以污水處理廠為主，隨著城市的發展，各個城市對水處理也逐漸重視起來，對于老廠會進行設備更新，發展較快的會擴廠增加設備。水處理廠配備大量抽送水泵，過濾設備，自動處理設備，這些設備共同的特點是：設備運行會產生大量的諧波；對電源質量要求很高。在設備運行過程中如果存在大量的諧波，會使電壓、電流波形發生畸變，影響系統供電質量。同時還對其它供電及用電設備造成危害，縮短設備使用壽命，干擾重要設備的正常工作。水處理設備用電系統的諧波治理已成為行業發展所需要考慮的問題。

安科瑞電氣提出的電能質量監測與治理系統解決方案可滿足電力監控管理、運維與電能質量治理等方面的需求，致力于為水處理行業用戶提供一站式的整體解決方案，從產品、系統、服務等不同方面來滿足用戶的需要。為用戶創造價值。

2 方案特點

• 電能質量監測與治理系統即可通過本地設備為用戶提供電能質量監測、治理與設備運維等功能，亦可通過接入AcrelEMS-SEMI電站廠房能效管理平臺，為用戶提供遠程在線服務；

• 符合GB/T17626.30-2012中A 級準確度測量方法，適用于要求準確測量電能質量指標參數的場合；

• 專*化的電能質量監測：電能質量實時在線監測，測量精度高、測得準，符合 IEC61000-4-30標準；

• 電能質量監測與治理裝置信息互聯，通過統一平臺管理，方便用戶同時監測電網電能質量以及治理數據；

• 采用三電平電力電子驅動器件，通過更多的電平輸出更高品質的治理波形。

3 適用場景條件

• 對電能質量的要求較高；

• 負載中包含不同種類的諧波源，配電諧波的含量較高；

• 諧波主要以2N±1次諧波為主；

4 系統介紹

5 平臺展示

6 配套產品

1）集中治理

   針對水處理行業配電系統中涉及到的曝氣風機、提升泵、污泥脫水設備以及干化成套設備泵等電器設備及數量較多的變頻器設備，為減少諧波對電網側的危害和影響，同時確保無功功率因數達到國標要求值，避免罰款，可采用配電房集中治理的方式，同時也可對整個低壓供配電系統進行電能質量在線監測，其中包含諧波分析、波形采樣、電壓暫降、暫升、中斷、閃變監測等，其集中治理的產品選型見表1。

表1電能質量監測及集中治理產品選型表

2）就地治理

   曝氣風機、水泵等末端設備，運行過程中不可避免的對整個供配電系統中產生諧波污染，電流畸變率一般會達到30%~50%。同時辦公樓照明普遍采用LED熒光燈、金鹵燈、調光器等，此類照明裝置主要負荷類型為開關電源型，諧波電流以3次諧波電流為主，3次諧波電流作為零序電流，三相矢量角度一致，因此向N線進行疊加，導致N線電流過大。針對以上負載情況，建議在各重要設備的配電箱增加電能質量補償設備進行就地治理，達到終端治理諧波的目的，避免諧波影響到整個配電系統和其他用電設備。

表2就地治理的產品選型見表2

總結

  水處理行業中的設備普遍采用變頻器、電機、水泵，使非線性設備負荷的種類和數量迅速增加，諧波污染日趨嚴重，給配電系統和現場設備帶來巨大危害。但水處理行業供配電系統諧波問題一直沒得到足夠重視，諧波造成的電能消耗增加、設備故障、使用壽命縮短等直接和間接經濟損失相當巨大。通過對水處理行業供配電系統電能質量進行研究，結合系統平臺提出合理的整體解決方案，對改*供電質量，提高電網的安全和經濟運行，保障設備的性能以及降低能耗均有重要意義。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，178 2117 0311,主要研究方向為微電網能效管理和環保安全用電。