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。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。

01項(xiàng)目現(xiàn)狀

邢臺市高新區(qū)七里河污水處理廠于 2018 年建設(shè)，采用較為先進(jìn)的污水處理工藝，其設(shè)計(jì)規(guī)模為5萬立方米/日，目前水廠的能耗問題十分突出。現(xiàn)場以泵、風(fēng)機(jī)為主要負(fù)載，為了使電機(jī)節(jié)能，在運(yùn)行過程中通過使用變頻調(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，但大量使用變頻器同時也產(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。

02現(xiàn)場負(fù)載分析

在水處理行業(yè)中，現(xiàn)場諧波主要是射流增壓泵、鼓風(fēng)機(jī)、直流電源/UPS等設(shè)備產(chǎn)生，其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，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。

03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 AcuAPF850 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。

AcuPF 850系列有源電力濾波器

基于此，我們給出了采用電有源電力濾波器—AcuPF 850進(jìn)行動態(tài)諧波補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)方案，AcuPF 850 設(shè)備基于高速半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)，通過實(shí)時檢測負(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。AcuPF 850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，2~50 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)時間小于 10ms；模塊化設(shè)計(jì)，安裝便利，易于擴(kuò)展等。

04項(xiàng)目使用產(chǎn)品

愛博精電AcuPF 850 系列電力有源濾波器集成了最新的電力電子技術(shù)和動態(tài)智能濾波算法，實(shí)時檢測網(wǎng)絡(luò)中的諧波，快速注入各次補(bǔ)償電流以濾除各階次諧波。在補(bǔ)償諧波電流的同時還可改善系統(tǒng)功率因數(shù)、三相不平衡度并有效消除閃變，顯著提升電能質(zhì)量。 產(chǎn)品采用了高速 DSP 系統(tǒng)和高頻 IGBT 變流器，可確保最高補(bǔ)償至 50 次諧波，在同類產(chǎn)品中性能卓越。

產(chǎn)品特點(diǎn)

不受系統(tǒng)阻抗變化的影響，有效避免系統(tǒng)諧振

補(bǔ)償響應(yīng)速度快，響應(yīng)速度＜ 10ms

補(bǔ)償效率高，能夠補(bǔ)償高達(dá) 50 次諧波

一機(jī)多能，除能治理諧波外還能補(bǔ)償無功和三相不平衡

具有限流功能，自動限制輸出電流避免設(shè)備過載

全面的設(shè)備自檢和保護(hù)功能

無功補(bǔ)償功能，能夠連續(xù)補(bǔ)償超前和滯后的無功功率

可分相補(bǔ)償各相電流，使三相電流保持平衡

通訊功能：可具備 485/ 以太網(wǎng)口 /USB 接口

指定次諧波補(bǔ)償功能（各種諧波幅值相位可調(diào)）

參數(shù)自整定功能，包括諧波幅值相位調(diào)整和互感器糾錯功能

05項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果

本項(xiàng)目安裝便捷，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 33.8%，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。已下是APF850有源電力濾波器投入前后的波形對比：

審核編輯：湯梓紅