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导言：在水务行业的供电系统中，涉及曝气风机、污水提升泵、污泥处理设备等理性负载机械设备，导致异步电机无功负载较多，谐波电流较大，导致部分机械设备显示负载或不满负载运行，降低功率因素，谐波电流对供配电系统和负载造成极大危害。从那时起，水务行业需要高度重视电能质量分析。安科瑞电气-王金晶,13/*77--/，根据高效的无功功率补偿和串联谐振试验对策，调整功率因素，过滤谐波电流，从而节约能源和减排。
关键词：水务供电系统；无功负荷；谐波电流；功率因素；电能质量分析；
1前言
在供配电系统中，如果体积过大，专业技术人员将配备无功补偿器，以提高设备的功率因素，减少配电网络的消耗。在污水处理站，检查员在短时间内对电力变压器进行检查，尽管检查结果显示，在负载小于25%的情况下，变电器的功率因数超过0.9，总谐波畸变率小于5%，达到标准。然而，结合现场调查结果和测试结果，分析了污水处理站在无功功率补偿水平上仍存在的问题。工艺技术中的关键机器（关键阶段的离心水泵、风扇等）和设备
2水产行业谐波源分析
水务行业污水处理站的重要功率机械设备包括曝气风机、污水提升泵、污泥处理设备和污泥干燥机械设备，以及大型空调系统软件、变频调速器和通风冷却设备。
这种机器的变频组织和控制系统是典型的非线性负载，也会产生20%-50%的谐波电流注入供配电系统。环境污染电力网络不仅会补偿机械设备的潜在危害，还会影响各种电气设备的正常运行，降低系统软件的高效率，提高电力成本。
3谐波电流的影响
3.1谐波电流对电网的危害
导致电力网络功率损耗扩大，机械设备使用时间减少，接地系统性能和遥控功能发现异常，配电线路和设备发热量扩大，特别是三次谐波导致大量中性点电流，导致电力变压器零线电流超过相线电流标值，导致机械设备无法安全运行。因此，谐波电流也会导致电力网络过程中串联谐振的发生，这通常会终止正常运行的供电系统，造成严重的电力网络破裂。串联谐振导致配电站部分并联串联，导致互感器设备损坏；导致配电站系统
谐波电流还会增加变压器铜损耗、铁耗和杂散磁通量（电磁线圈涡流损耗）的消耗。变电器转子绕组和线电容器之间可能存在串联谐振，从而扩大变电器的热量，甚至导致部分严重超温。同时，可以扩大变电器的噪音，降低变压器的实际应用容积，缩短变电器的使用寿命。
3.3对电容器补偿柜的影响
在谐波电流的影响下，电力电容器会超温，导致绝缘层部分老化，降低使用寿命。当谐波电流频率较大时，电力电容器表现出低阻抗特性，通过电容器的电流会增加，从而促进电力电容器处于负载工作状态，缩短使用寿命。谐波电流通常会增加电容器介质的消耗，其即时后果是增加加热和缩短使用寿命。高压电容器和开关电源电感器的集成还将形成并联或并联谐振电源电路。在串联谐振的前提下，谐波可以变化多倍甚至几十倍，最终导致工作电压过高
4水行业电能质量分析检测与整改整体解决方案
4.1行业属性
对电能质量分析的要求很高；
负荷包含不同类型的谐波源，配电设备谐波电流含量高；
谐波电流以2N为主±一次谐波为主导；
4.2解决方法
水处理行业主要以污水处理站为主。随着城市的发展，各大城市逐渐重视污水处理。对于总工厂来说，设备将升级，发展趋势将迅速扩大工厂，升级机械设备。水处理厂配备了许多输送离心泵、过滤设备和自动环保处理设备。该设备的共同点是机器运行会产生大量的谐波电流；开关电源的质量要求相对较高。如果系统运行中存在大量谐波电流，则工作电压和电流波形会发生崎变，危及系统软件的电源可靠性。此外，它还对其他电源系统和电气设备产生了影响安科瑞电气-王金晶,13/*77--/
安科瑞电气提出的电能质量监测整体解决方案可以满足电力监测管理方法、运维管理和电能质量管理的要求。旨在从技术、系统软件、管理等不同层面为水务行业客户提供一站式整体解决方案，满足消费者的需求。为客户创造财富。
4.3规划方案的特点
电能质量监测与改造系统软件可以根据当地机械设备为消费者提供电能质量监测、改造、设备运维等服务，也可以为消费者提供远程控制在线客户服务，通过连接AcrelEMS-SEMI发电厂工业厂房能效管理平台；
1.符合GB/T.30-A级精度测量方法，适用于指定电能质量分析指标值参数的精确精确测量场所；
2.专业化电能质量监测：实时检测电能质量分析，检测精度高，测量准确，符合IEC-4-30规范；
3.根据统一的平台管理，电能质量监测与处理设备信息内容相互关联，方便大家同时检测电网电能质量分析及其整改数据信息；
4.选用三电平电力电子技术控制装置，根据更多的脉冲信号导出更好的波型控制。
5安科瑞电能质量评估及整改产品
5.1集中整治
对于曝气风机、污水提升泵、污泥处理设备、污泥干燥机械设备泵等涉及水务行业供配电系统的电气设备和大量变频调速机械设备，为了减少谐波电流对电网侧的损坏，同时确保无功功率因素达到国家标准规定值，防止处罚，可以采取集中整改配电室的形式，也可以在线监控所有低压供电系统的电能质量分析，包括谐波分析、波形取样、电压暂降、暂升、终止、闪变检测等
5.2就地治理曝气风机、水泵等末端设备，运行过程中不可避免的对整个供配电系统中产生谐波污染，电流畸变率一般会达到30%~50%。同时办公楼照明普遍采用LED荧光灯、金卤灯、调光器等，此类照明装置主要负荷类型为开关电源型，谐波电流以3次谐波电流为主，3次谐波电流作为零序电流，三相矢量角度一致，因此向N线进行叠加，导致N线电流过大。针对以上负载情况，建议在各重要设备的配电箱增加电能质量补偿设备进行就地治理，达到终端治理谐波的目的，避免谐波影响到整个配电系统和其他用电设备。
5.3电能质量监测与治理系统（1）平台拓扑
电能质量监测与治理系统平台主要由电能质量治理设备、物理网关、服务器及服务终端四部分组成，其中电能质量治理设备作为基础实现对数据采集与电能质量补偿等，物理网关实现设备与服务器间的数据传输以及对设备进行策略功能分配，数据经由服务器*终以服务终端为媒介为用户提供可视化展示。安科瑞电气-王金晶,13/*77--/
（2）平台展示
电能质量监测与治理系统除作为本地终端为用户提供电能质量监测、治理与设备运维等功能外，亦可通过接入AcrelEMS企业微电网能效管理平台，为用户提供远程在线服务。
功能展示-可视化管理
项目站点信息
厂区概况
配电房设备补偿运行状态
语音警报
故障信息弹窗
效果对比-治理分析
负载测2-31次谐波柱状图
电网测2-31次谐波柱状图
负载测各相电压及电流畸变率
电网测各相电压及电流畸变率
设备展示-运行状态
投切状态
电容数据实时监测
状态展示-设备运行
负载测2-31次谐波柱状图
电网测2-31次谐波柱状图
负载测各相电压及电流畸变率
电网测各相电压及电流畸变率
6水务行业电能质量案例及解决方案6.1案例分析湖南某污水处理厂一台kva的变压器，变压器低压侧两台电容补偿柜，补偿容量为kvar，柜内为接触器投切，且均为自动投切。显示异常的仪表在返厂检修后发现仪表内主板均有不同程度的损坏。根据上述事故发生后用电设备的损毁情况描述，结合该污水处理厂的实际运行情况，初步判断是供配电系统有谐波扰问题。针对该问题，污水处理水厂委托三方电能检测机构对事故发生点进行了电能质量测试。安科瑞电气-王金晶,13/*77--/
主要监测参量：交流电压/电流有效值、电压/电流相位不平衡、电压/电流频谱图、总谐波畸变率、50次以内的谐波含量、电压/电流的峰值因数、电压闪变、有功功率、无功功率、功率因数、电压/电流的瞬态值及波形。
电能质量测试选取的三处测试点A/B/C的谐波监测结果均不合格，针对该结果进行以下具体分析：
（1）测试点C为变压器二次侧总出线端。受测试点A和B的谐波叠加影响，事故发生时，电网中很有可能产生了局部的并联谐振和串联谐振，进而使系统内的谐波电流值大大超过了测试点A处的电容柜内电容器和电抗器的电流限值，导致部分投用的电容器和电抗器迅速烧毁，同时对电网内的其他用电设备也造成了不同程度的影响。
（2）测试点A为3台kW的臭氧设备的电源进线端，2用1备。在污水处理厂运行期间，臭氧高频逆变器处于轻载状态时，电流存在断续工作的情况，谐波电流波动范围值为33??A（图1），数值波动很大，且变化周期短。在有电流工作状态时，可以检测到谐波电流，反之，无谐波电流。当臭氧设备处于电流断流和有电流交替的工作状态时，产生的谐波电流就会非常大。
（3）测试点B为4台75kW外排泵变频柜的电源进线端。经测试，该变频柜满载后产生的谐波含量在35%左右，且返厂维修的5块在线仪表的安装位置都集中在外排泵的附近区域。变频器的整流是通过使用晶闸管等非线性电力电子元件实现的，这种方式可以很好地满足处理水量的变化和处理工艺的变化，提高污水处理的效率，但在变频器输入侧和输出侧产生的谐波会直接影响整个供配电系统的稳定运行，尤其是在同一线路中装有数量较多或功率较大的变频器时，对电网的冲击就会更大。
安科瑞电气-王金晶,13/*77--/图2C点波形图及各次谐波电流
6.2治理方案原先电容柜替换为SVG静止无功发生器，防止无功补偿柜受谐波影响损坏电容，也防止发生谐振，从而导致无功补偿柜烧毁。容量按原先电容柜容量进行替换，功率因数可达1，减少客户电费支出。安科瑞电气-王金晶,13/*77--/
根据该污水处理厂电能质量的实测结果，变压器二次侧含有5次、7次、11次、13次谐波，总谐波电流达到A，谐波畸变率达到27.6%，所以建议安装有源滤波器。*终在我公司的建议下，在变压器的出线侧，安装了1台A有源滤波器。
7结论#晒出上学时的你#水务行业中的设备普遍采用变频器、电机、水泵，使非线性设备负荷的种类和数量迅速增加，谐波污染日趋严重，给配电系统和现场设备带来巨大危害。但水务行业供配电系统谐波问题一直没得到足够重视，谐波造成的电能消耗增加、设备故障、使用寿命缩短等直接和间接经济损失相当巨大。平台合理的整体解决方案，对改善供电质量，提高电网的安全和经济运行，保障设备的性能以及降低能耗均有重要意义。