簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

水處理行業(yè)電能質(zhì)量檢測和治理系統(tǒng)解決方案

1行業(yè)特征

對電能質(zhì)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；

2解決方案

     水處理行業(yè)主要以污水處理廠為主，隨著城市的發(fā)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(fā)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(chǎn)生大量的諧波；對電源質(zhì)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(fā)生畸變，影響系統(tǒng)供電質(zhì)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(tǒng)的諧波治理已成為行業(yè)發(fā)展所需要考慮的問題。

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

3方案特點

     電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)即可通過本地設備為用戶提供電能質(zhì)量監(jiān)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(zhì)量指標參數(shù)的場合；

     專業(yè)化的電能質(zhì)量監(jiān)測：電能質(zhì)量實時在線監(jiān)測，測量精度高、測得準，符合 IEC61000-4-30標準；

     電能質(zhì)量監(jiān)測與治理裝置信息互聯(lián)，通過統(tǒng)一平臺管理，方便用戶同時監(jiān)測電網(wǎng)電能質(zhì)量以及治理數(shù)據(jù)；

     采用三電平電力電子驅(qū)動器件，通過更多的電平輸出更高品質(zhì)的治理波形。

安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測與治理產(chǎn)品選型

1集中治理

     針對水處理行業(yè)配電系統(tǒng)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(shù)量較多的變頻器設備，為減少諧波對電網(wǎng)側(cè)的危害和影響，同時確保無功功率因數(shù)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(tǒng)進行電能質(zhì)量在線監(jiān)測，其中包含諧波分析、波形采樣、電壓暫降、暫升、中斷、閃變監(jiān)測等，其集中治理的產(chǎn)品選型見表1。

表1電能質(zhì)量監(jiān)測及集中治理產(chǎn)品選型表

2就地治理

3電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)

（1）平臺拓撲

     電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)平臺主要由電能質(zhì)量治理設備、物理網(wǎng)關(guān)、服務器及服務終端四部分組成，其中電能質(zhì)量治理設備作為基礎實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集與電能質(zhì)量補償?shù)?，物理網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)設備與服務器間的數(shù)據(jù)傳輸以及對設備進行策略功能分配，數(shù)據(jù)經(jīng)由服務器*終以服務終端為媒介為用戶提供可視化展示。

（2）平臺展示

     電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)除作為本地終端為用戶提供電能質(zhì)量監(jiān)測、治理與設備運維等功能外，亦可通過接入AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺，為用戶提供遠程在線服務。

功能展示-可視化管理

項目站點信息

廠區(qū)概況

配電房設備補償運行狀態(tài)

語音警報

故障信息彈窗

效果對比-治理分析

負載測2-31次諧波柱狀圖

電網(wǎng)測2-31次諧波柱狀圖

負載測各相電壓及電流畸變率

電網(wǎng)測各相電壓及電流畸變率

設備展示-運行狀態(tài)

投切狀態(tài)

電容數(shù)據(jù)實時監(jiān)測

狀態(tài)展示-設備運行

負載測2-31次諧波柱狀圖

電網(wǎng)測2-31次諧波柱狀圖

負載測各相電壓及電流畸變率

電網(wǎng)測各相電壓及電流畸變率

水處理行業(yè)電能質(zhì)量案例及解決方案

1案例分析

湖南某污水處理廠一臺2000kva的變壓器，變壓器低壓側(cè)兩臺電容補償柜，補償容量為1000 kvar，柜內(nèi)為接觸器投切，且均為自動投切。顯示異常的儀表在返廠檢修后發(fā)現(xiàn)儀表內(nèi)主板均有不同程度的損壞。根據(jù)上述事故發(fā)生后用電設備的損毀情況描述，結(jié)合該污水處理廠的實際運行情況，初步判斷是供配電系統(tǒng)有諧波擾問題。針對該問題，污水處理水廠委托第三方電能檢測機構(gòu)對事故發(fā)生點進行了電能質(zhì)量測試。

主要監(jiān)測參量：交流電壓/電流有效值、電壓/電流相位不平衡、電壓/電流頻譜圖、總諧波畸變率、50次以內(nèi)的諧波含量、電壓/電流的峰值因數(shù)、電壓閃變、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電壓/電流的瞬態(tài)值及波形。

電能質(zhì)量測試選取的三處測試點A/B/C的諧波監(jiān)測結(jié)果均不合格，針對該結(jié)果進行以下具體分析：

測試點A為3臺152 kW的臭氧設備的電源進線端，2用1備。在污水處理廠運行期間，臭氧高頻逆變器處于輕載狀態(tài)時，電流存在斷續(xù)工作的情況，諧波電流波動范圍值為33?? 284 A（圖1），數(shù)值波動很大，且變化周期短。在有電流工作狀態(tài)時，可以檢測到諧波電流，反之，無諧波電流。當臭氧設備處于電流斷流和有電流交替的工作狀態(tài)時，產(chǎn)生的諧波電流就會非常大。

（2）測試點B為4臺75 kW外排泵變頻柜的電源進線端。經(jīng)測試，該變頻柜滿載后產(chǎn)生的諧波含量在35%左右，且返廠維修的5塊在線儀表的安裝位置都集中在外排泵的附近區(qū)域。變頻器的整流是通過使用晶閘管等非線性電力電子元件實現(xiàn)的，這種方式可以很好地滿足處理水量的變化和處理工藝的變化，提高污水處理的效率，但在變頻器輸入側(cè)和輸出側(cè)產(chǎn)生的諧波會直接影響整個供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，尤其是在同一線路中裝有數(shù)量較多或功率較大的變頻器時，對電網(wǎng)的沖擊就會更大。

（3）測試點C為變壓器二次側(cè)總出線端。受測試點A和B的諧波疊加影響，事故發(fā)生時，電網(wǎng)中很有可能產(chǎn)生了局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，進而使系統(tǒng)內(nèi)的諧波電流值大大超過了測試點A處的電容柜內(nèi)電容器和電抗器的電流限值，導致部分投用的電容器和電抗器迅速燒毀，同時對電網(wǎng)內(nèi)的其他用電設備也造成了不同程度的影響。

圖2 C點波形圖及各次諧波電流

2治理方案

     原先電容柜替換為SVG靜止無功發(fā)生器，防止無功補償柜受諧波影響損壞電容，也防止發(fā)生諧振，從而導致無功補償柜燒毀。容量按原先電容柜容量進行替換，功率因數(shù)可達1，減少客戶電費支出。

     根據(jù)該污水處理廠電能質(zhì)量的實測結(jié)果，變壓器二次側(cè)含有5次、7次、11次、13次諧波，總諧波電流達到200A，諧波畸變率達到27.6%，所以建議安裝有源濾波器。*終在我公司的建議下，在變壓器的出線側(cè)，安裝了1臺300A有源濾波器。

作者簡介：簡婷，女，本科，現(xiàn)就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)。