核心價(jià)值觀
至勤至精，至誠至善
伴隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展與城市化進(jìn)程的加劇，城市生活廢水處理技術(shù)也在不斷的發(fā)展與完善。它在縮短廢水處理周期、增加廢水處理量的同時(shí)達(dá)到了對相關(guān)資源的合理配置、利用，是眾多生活廢水處理技術(shù)中最值得推廣也是最符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一種工藝技術(shù)。但是水處理過程中使用的大量的泵以及風(fēng)機(jī)設(shè)備，由于配置變頻器的原因，導(dǎo)致該行業(yè)配電系統(tǒng)中諧波污染問題比較嚴(yán)重，諧波畸變引起的設(shè)備異常問題逐漸增多。治理諧波，減少諧波造成的效益損失，也慢慢成為水處理行業(yè)需要考慮的問題。
山東費(fèi)縣污水處理廠于 2022 年建設(shè)，山東費(fèi)縣污水處理廠采用較為先進(jìn)的污水處理工藝，其設(shè)計(jì)規(guī)模為 7 萬立方米/日，新建初沉池、二沉池、高效沉淀池、深床濾池、高級氧化池、臭氧發(fā)生器間、加碳間及變配電間等建構(gòu)筑物。該污水處理廠建成后將極大地改善了周圍水體環(huán)境，對治理水污染，保護(hù)當(dāng)?shù)亓饔蛩|(zhì)和生態(tài)平衡具有十分重要的作用。
我國目前水廠的能耗問題十分突出，包括電、燃料等，其中電耗占總能耗的 60％-90％。以泵、風(fēng)機(jī)為主要負(fù)載。電機(jī)節(jié)能技術(shù)是在污水處理系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，變頻調(diào)速技術(shù)以改變交流電動機(jī)的電源頻率來改變交流電動機(jī)的速度，是一種較為理想的高效調(diào)速裝置和節(jié)能裝置，但大量使用變頻器同時(shí)也產(chǎn)生了諧波問題。引起變壓器、電動機(jī)振動、發(fā)熱等問題，導(dǎo)致使用壽命大大縮短。無功補(bǔ)償電容器不能正常投切，功率因數(shù)低，面臨電力部門罰款。
現(xiàn)場負(fù)載分析
以下針對本項(xiàng)目中主要的幾種非線性負(fù)載設(shè)備的工作情況進(jìn)行簡要分析，說明其諧波電流主要成分：
01 射流增壓泵（變頻器）
在水處理行業(yè)中，射流增壓泵的使用量較大，而增壓泵的大量使用決定了變頻器的使用數(shù)量。變頻器工作時(shí)，之所以產(chǎn)生諧波電流，是因?yàn)樽冾l器輸入端的整流電路阻抗不是一個(gè)定值，其阻抗著外加電壓的變化發(fā)生變化，這就導(dǎo)致整流器從電網(wǎng)吸取的電流不是正弦電流。無論單相整流器還是三相整流器，他們的電流波形都發(fā)生了畸變，不再是正弦電流，因此包含了諧波成分。不同脈數(shù)的整流器產(chǎn)生的諧波成分不同，三相六脈整流器產(chǎn)生的諧波電流以 5 次、7 次、11 次、13 次為主。
02 軟啟動器
污水處理廠廠內(nèi)較大功率電機(jī)采用軟啟動方式，以降低電動機(jī)啟動電流，減少對電網(wǎng)的沖擊，平滑的啟動電機(jī)。軟啟動器采用三相反并聯(lián)的晶閘管實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，晶閘管是典型的非線性器件，因此，軟啟動器在啟動過程中會產(chǎn)生大量諧波。
03 直流電源/UPS
變配電所高壓系統(tǒng)的控制、保護(hù)、信號及自動裝置采用可靠和不間斷的直流操作電源。中控室計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和各現(xiàn)場的 PLC 站設(shè)備配備 UPS 以獲得穩(wěn)定的不間斷電源。直流屏和不間斷電源整流模塊會產(chǎn)生大量的諧波電流。
04 照明設(shè)備
近年新建項(xiàng)目大量使用節(jié)能燈具，如 LED 燈、節(jié)能熒光燈，本項(xiàng)目亦如此。節(jié)能燈會產(chǎn)生大量的諧波電流，其中 3 次諧波為最高。且燈具一般為單相負(fù)荷，且布線路徑長，線徑細(xì)，多個(gè)燈具回路在末端極易形成 3 次電流在中線疊加，導(dǎo)致中線過流，不但會損壞燈具，還會引起電氣火災(zāi)。
愛博精電解決方案
針對以上污水處理廠的配電系統(tǒng)特點(diǎn)，我們提出從諧波濾除方面進(jìn)行專項(xiàng)治理。
采用有源電力濾波器 APF850 濾除系統(tǒng)電流各次諧波
污水處理廠負(fù)荷的諧波電流成分復(fù)雜、動態(tài)性強(qiáng)，射流增壓泵、循環(huán)水泵等水處理設(shè)備執(zhí)行任務(wù)不同時(shí)的功耗差異巨大，電力電子負(fù)荷電流的頻譜成分非常寬。采用由電容、電抗構(gòu)成的傳統(tǒng)無源濾波裝置將無法有效濾除諧波，且因固定的元件參數(shù)難以適合負(fù)載變化的工況。
基于此，我們給出了采用有源電力濾波器—APF 進(jìn)行動態(tài)諧波補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)方案，APF 設(shè)備基于高速半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)，通過實(shí)時(shí)檢測負(fù)載側(cè)電流，并通過 DSP 快速信號處理與計(jì)算，控制電壓和電流環(huán)路，實(shí)現(xiàn)精確和快速補(bǔ)償諧波電流。APF 應(yīng)用于各種諧波污染環(huán)境，尤其適于快速變化負(fù)載，如數(shù)據(jù)中心。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)使用愛博精電公司的 AcuPF 850 系列有源電力濾波器，并聯(lián)安裝配電饋出母線上，集中治理電流諧波，改善電能質(zhì)量，降低變壓器損耗、提高帶載能力。
AcuPF 850 系列產(chǎn)品主要優(yōu)勢有：濾除諧波次數(shù)廣，2~63 次諧波；諧波濾除率高，額定條件可高達(dá) 97%；響應(yīng)速度快。響應(yīng)時(shí)間小于 10ms；模塊化設(shè)計(jì)，安裝便利，易于擴(kuò)展等。
項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果
由于本項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)時(shí)未考慮進(jìn)行諧波治理，現(xiàn)場設(shè)備開始投入運(yùn)行后，產(chǎn)生了大量的諧波電流，造成了線纜及變壓器過熱，噪聲增大，無功補(bǔ)償裝置損壞等多種危害。因此，諧波治理勢在必行。
根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際負(fù)載情況以及現(xiàn)場安裝環(huán)境，我司提供了壁掛式安裝的有源濾波器，既節(jié)省了安裝空間，同時(shí)降低了項(xiàng)目實(shí)施成本，我司生產(chǎn)的壁掛式模塊，安裝便捷，調(diào)試簡單。投運(yùn)后，系統(tǒng)設(shè)置為自啟動模式，設(shè)備自動監(jiān)測負(fù)載回路電能質(zhì)量參數(shù)，動態(tài)補(bǔ)償電流諧波。 補(bǔ)償設(shè)備投入前，電流諧波畸變率 THDI 32.5%，補(bǔ)償開啟后，電流諧波畸變率 THDI 降低到 5%以下，完全達(dá)成預(yù)期效果。業(yè)主對設(shè)備運(yùn)行效果非常滿意。
