摘要：在水處理行業(yè)供配電系統(tǒng)中,，涉及曝氣風(fēng)機(jī)、提升泵,、污泥脫水設(shè)備等負(fù)荷設(shè)備,，導(dǎo)致異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較多無(wú)功功率和大量的諧波，使系統(tǒng)功率因數(shù)下降,，以及諧波對(duì)配電系統(tǒng),、負(fù)載產(chǎn)生較大的危害。就此,，水處理行業(yè)需提高對(duì)電能質(zhì)量的重視,，通過(guò)有源濾波裝置治理，濾除諧波,，從而節(jié)能降耗,。

關(guān)鍵詞：水處理行業(yè)供配電系統(tǒng)；諧波,；電能質(zhì)量

1,、水處理行業(yè)電能質(zhì)量主要特征：

1.1水處理行業(yè)發(fā)展平穩(wěn)，廠房建設(shè)逐年穩(wěn)步增加,；

1.2電機(jī),、水泵等負(fù)載長(zhǎng)期工作，功率因數(shù)較高,，無(wú)功補(bǔ)償較為穩(wěn)定,；

1.3主要諧波源為變頻器，且諧波含量較大,，需要配置有源濾波設(shè)備進(jìn)行諧波治理,。

2,、水處理行業(yè)主要設(shè)備

水處理行業(yè)污水處理廠的主要大功率設(shè)備包括曝氣風(fēng)機(jī)、提升泵,、污泥脫水設(shè)備以及干化成套設(shè)備等,，還有大型空調(diào)系統(tǒng)、變頻器,、通風(fēng)設(shè)備,。這些設(shè)備的變頻機(jī)構(gòu)、控制部件都是典型的非線(xiàn)性負(fù)載,，產(chǎn)生的諧波流入配電系統(tǒng),，污染電網(wǎng)，不僅會(huì)對(duì)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備造成潛在影響還會(huì)影響各類(lèi)電氣設(shè)備正常運(yùn)行,，降低系統(tǒng)效率,，增加電力成本。

2.1曝氣風(fēng)機(jī)

污水處理曝氣風(fēng)機(jī)的主要作用是為水池提供氧氣,，主要用于的地方是沉砂池,，曝氣風(fēng)機(jī)連接到管道，然后管道連接至曝氣池底部的曝氣盤(pán),，曝氣風(fēng)機(jī)將氣體鼓入曝氣池中，為微生物的活動(dòng),，提供充足的氧氣,，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。曝氣風(fēng)機(jī)開(kāi)啟時(shí),，功率因數(shù)為0.8,，總諧波畸變率將近30%。

2.2提升泵

提升泵是一種集泵,、電機(jī),、殼體、控制系統(tǒng)于一體的泵類(lèi)產(chǎn)品,，主要作用是污水提升到某一高度后使其按重力流方法運(yùn)行,，可以控制水量，從而控制反應(yīng)池內(nèi)污水濃度,，提升泵功率因數(shù)0.75,，諧波畸變率將近30％~40％。

2.3污泥脫水

脫水的方法,，主要有自然干化法,、機(jī)械脫水法和造粒法。自然干化法和機(jī)械脫水法適用于污水污泥,。造粒法適用于混凝沉淀的污泥,。污泥脫水設(shè)備主要產(chǎn)生5,、7次諧波，污泥脫水設(shè)備功率因數(shù)0.8,，諧波畸變率將近20％,。

2.4變頻器

變頻器的主要作用是改變交流電機(jī)供電的頻率和幅值，因而改變其運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的周期,，達(dá)到平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的,，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，至大值也不超過(guò)額定電流,，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求,，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門(mén)的使用壽命。大容量變頻器的使用需搭配進(jìn)線(xiàn)電抗器使用,，有效防止功率元件的擾動(dòng)和沖擊,，防止與有源濾波器沖突從而放大諧波，變頻器功率因數(shù)0.9,，總諧波畸變率將近30％~50％,。

3、水處理行業(yè)電能質(zhì)量案例及解決方案

3.1事故現(xiàn)象

湖南某污水處理廠一臺(tái)2000kVA的變壓器,，變壓器低壓側(cè)兩臺(tái)電容補(bǔ)償柜,，補(bǔ)償容量為1000kVar，柜內(nèi)為接觸器投切,，且均為自動(dòng)投切,。在污水處理廠調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行值班人員在巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)低壓配電室的電容補(bǔ)償柜內(nèi)有一組電容器和電抗器燒毀,，其他未受損且投入運(yùn)行的電容器和電抗器經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)溫度均在80～100℃,，同時(shí)變壓器的噪聲和溫度明顯增加。

3.2電容柜損壞原因分析

1,、電容電抗等元器件本身的品質(zhì)問(wèn)題,。電容內(nèi)部采用較差的黑膠填充，過(guò)熱易膨脹鼓包,；外部材質(zhì)采用鐵制外殼,，在沿海城市或鹽霧濃霧高的場(chǎng)所；電抗器采用鋁芯,，接口氧化高溫易爆,；

2、現(xiàn)場(chǎng)施工安裝時(shí),，電氣連接件的緊固問(wèn)題,。接口處若有松動(dòng)，連接點(diǎn)局部發(fā)熱,；

3,、電容電抗的參數(shù)匹配問(wèn)題,。串抗率不匹配，如選用480V配套7%電抗率的電容器和525V的14%電抗率電抗器,，那么電容電抗不匹配會(huì)導(dǎo)致發(fā)生諧振,；

4、環(huán)境因數(shù),。隨著現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度,、濕度的變化，電容電抗參數(shù)變化,，導(dǎo)致串抗率偏移的問(wèn)題,，電容電抗之間會(huì)產(chǎn)生串聯(lián)諧振，電流變大,、發(fā)熱嚴(yán)重,；

5、諧波電壓觸發(fā)的電容柜和負(fù)載之間的并聯(lián)諧振問(wèn)題,，導(dǎo)致母線(xiàn)電壓抬升,，出現(xiàn)電容損壞或者負(fù)載設(shè)備過(guò)壓保護(hù)或損壞的現(xiàn)象。

3.3解決方案

測(cè)試點(diǎn)為變壓器總出線(xiàn)端,，根據(jù)該污水處理廠電能質(zhì)量的實(shí)測(cè)結(jié)果,，變壓器總出線(xiàn)端含有5次、7次,、11次,、13次諧波，總諧波電流達(dá)到200A,，諧波畸變率達(dá)到27.6%。現(xiàn)場(chǎng)檢查電容電抗等器件,，狀況良好,，電抗率匹配，原因分析是由于諧波電流過(guò)大引起的線(xiàn)路及設(shè)備起火,。最終在我公司的建議下,，在變壓器的出線(xiàn)側(cè)，安裝了1臺(tái)300A有源濾波器,，

目前現(xiàn)場(chǎng)諧波畸變率穩(wěn)定在10%以下,，電容柜長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

APF有源濾波器采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式,，并聯(lián)在系統(tǒng)中,，兼補(bǔ)諧波和無(wú)功；可對(duì)2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償,；具備完善的橋臂過(guò)流,、直流過(guò)壓保護(hù),、裝置過(guò)溫保護(hù)功能；具備自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行,、測(cè)量監(jiān)視和定值設(shè)定功能,；具備智能散熱和無(wú)極調(diào)速的功能；具備動(dòng)態(tài)擴(kuò)容功能,，支持插拔,，方便更換。

4,、結(jié)論

水處理行業(yè)中的設(shè)備普遍采用變頻器,、電機(jī)、水泵,，使非線(xiàn)性設(shè)備負(fù)荷的種類(lèi)和數(shù)量迅速增加,，諧波污染日趨嚴(yán)重，給配電系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備帶來(lái)巨大危害,。但水處理行業(yè)供配電系統(tǒng)諧波問(wèn)題一直沒(méi)得到足夠重視,，諧波造成的電能消耗增加、設(shè)備故障,、使用壽命縮短等直接和間接經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)巨大,。有源濾波裝置對(duì)改善供電質(zhì)量，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,，保障設(shè)備的性能以及降低能耗均有重要意義,。