安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測和治理系統(tǒng)在水處理行業(yè)供配電系統(tǒng)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(tǒng)中，如果容量過大，技術(shù)人員會配置無功補償裝置，用于提升設(shè)備的功率因數(shù)，減少配電網(wǎng)的損耗。在某污水處理廠中，檢測人員對變壓器進(jìn)行短時間檢測，雖然檢測結(jié)果表明，變壓器在負(fù)載低于25%的工況下，功率因數(shù)大于0.9，總諧波畸變率低于5%，滿足標(biāo)準(zhǔn)。但結(jié)合現(xiàn)場勘查結(jié)果與檢測數(shù)據(jù)，分析該污水處理廠 在無功補償方面仍存在不足。工藝設(shè)備中負(fù)荷重要的設(shè)備(重要工段的水泵、鼓風(fēng)機(jī)等)和設(shè)備組(污泥脫水及干化系統(tǒng) 、加藥系統(tǒng)等)均由變配電室0.4kV系統(tǒng)放射式供電。

    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性負(fù)載，會產(chǎn)生20%-50%的諧波流入配電系統(tǒng)，污染電網(wǎng)，不僅會對無功功率補償設(shè)備造成潛在影響還會影響各類電氣設(shè)備正常運行，降低系統(tǒng)效率，增加電力成本。

諧波危害

1）諧波對電網(wǎng)的影響

   導(dǎo)致電網(wǎng)功率消耗*大、設(shè)備試用時間降低、接地保護(hù)功能和遙控功能出現(xiàn)異常、線路與設(shè)備熱量*大等，特別是三次諧波導(dǎo)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(shù)值，致使設(shè)備不能平穩(wěn)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(chǎn)生諧振，*大變壓器發(fā)熱，甚至引起局部嚴(yán)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(dǎo)致絕緣部分老化，縮短使用壽命。

電能質(zhì)量檢測行業(yè)治理系統(tǒng)解決方案

1 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(jìn)行設(shè)備更新，發(fā)展較快的會擴(kuò)廠增加設(shè)備。水處理廠配備大量抽送水泵，過濾設(shè)備，自動處理設(shè)備，這些設(shè)備共同的特點是：設(shè)備運行會產(chǎn)生大量的諧波；對電源質(zhì)量要求很高。在設(shè)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(shè)備造成危害，縮短設(shè)備使用壽命，干擾重要設(shè)備的正常工作。水處理設(shè)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(wù)等不同方面來滿足用戶的需要。為用戶創(chuàng)造價值。

2 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(shè)備為用戶提供電能質(zhì)量監(jiān)測、治理與設(shè)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(yuǎn)程在線服務(wù)；

• 符合GB/T17626.30-2012中A 級準(zhǔn)確度測量方法，適用于要求準(zhǔn)確測量電能質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)的場合；

• 專*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(zhǔn)，符合 IEC61000-4-30標(biāo)準(zhǔn)；

• 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。

3 適用場景條件

• 對電能質(zhì)量的要求較高；

• 負(fù)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(tǒng)介紹

5 平臺展示

6 配套產(chǎn)品

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(fēng)機(jī)、提升泵、污泥脫水設(shè)備以及干化成套設(shè)備泵等電器設(shè)備及數(shù)量較多的變頻器設(shè)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(dá)到國標(biāo)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(jìn)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

   曝氣風(fēng)機(jī)、水泵等末端設(shè)備，運行過程中不可避免的對整個供配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波污染，電流畸變率一般會達(dá)到30%~50%。同時辦公樓照明普遍采用LED熒光燈、金鹵燈、調(diào)光器等，此類照明裝置主要負(fù)荷類型為開關(guān)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(jìn)行疊加，導(dǎo)致N線電流過大。針對以上負(fù)載情況，建議在各重要設(shè)備的配電箱增加電能質(zhì)量補償設(shè)備進(jìn)行就地治理，達(dá)到終端治理諧波的目的，避免諧波影響到整個配電系統(tǒng)和其他用電設(shè)備。

表2就地治理的產(chǎn)品選型見表2

總結(jié)

  水處理行業(yè)中的設(shè)備普遍采用變頻器、電機(jī)、水泵，使非線性設(shè)備負(fù)荷的種類和數(shù)量迅速增加，諧波污染日趨嚴(yán)重，給配電系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備帶來巨大危害。但水處理行業(yè)供配電系統(tǒng)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(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。通過對水處理行業(yè)供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行研究，結(jié)合系統(tǒng)平臺提出合理的整體解決方案，對改*供電質(zhì)量，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行，保障設(shè)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(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。