污水處理廠變頻器的EMC問題及其防范措施
袁征（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院，上海200092）
摘要：變頻器以其獨(dú)特的節(jié)能優(yōu)勢在污水處理廠得到r越來越廣泛的應(yīng)用，但其存在的電磁兼容( EMCl問題也不容忽視。列舉了目前遇到的一些實(shí)際工程問題，從變頻器的輸入側(cè)與輸出側(cè)分別分析了電磁干擾產(chǎn)牛的原岡與危害，并結(jié)合目前產(chǎn)品的發(fā)展，提出了一些預(yù)防與解決的措施。
關(guān)鍵詞：變頻器：電磁兼容；污水處理廠
中圖分類號：TN77文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-6540(2009111-0045-04)
0 引 言
各種類型的風(fēng)機(jī)與水泵是污水處理廠最主要的用電設(shè)備。過去，風(fēng)機(jī)和水泵主要采用恒速運(yùn)轉(zhuǎn)的交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，只能通過調(diào)節(jié)擋板或閥門的開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量和流量的大小，電能的浪費(fèi)非常嚴(yán)重。而采用變頻凋速技術(shù)以后，在滿足污水處理工藝各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，可以節(jié)約能源，降低損耗，減少設(shè)備的丌停次數(shù)，延長設(shè)備使用壽命，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動(dòng)，避免了對電網(wǎng)的沖擊。另外，還可以解決工程設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)行情況存在偏差的問題，對工藝流程之間的匹配起到重要的調(diào)節(jié)作用”。
1 變頻器所帶來的電磁兼容問題
由于變頻器足利用電力電子器件的高頻通斷而構(gòu)成的非線性電路，所以在配置和使用燮頻器時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多各種各樣的電磁兼容( EMC)問題，以下就是在污水處理廠中遇到的一些實(shí)際情況。
(1)某污水處理廠進(jìn)行升級改造，為進(jìn)水泵
房的潛污泵增加變頻調(diào)速設(shè)備后，經(jīng)常出現(xiàn)變電
所低壓側(cè)無功補(bǔ)償電容器的損壞，原以為是電容
器質(zhì)量問題，進(jìn)行更換后，仍然不見好轉(zhuǎn)，最嚴(yán)重
的情況是曾發(fā)生直接將補(bǔ)償柜燒毀的事故。
(2)某污水處理廠生物反應(yīng)池內(nèi)，回流污泥泵的變頻柜與電磁流量計(jì)安裝距離較近，當(dāng)變頻器起動(dòng)后，流量計(jì)的顯示值出現(xiàn)異常震蕩，更換變送器以后，該狀況仍舊出現(xiàn)。
(3)某污水處理廠深度處理區(qū)的離心泵采用變頻控制，雖然能夠滿足調(diào)速要求，但變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜及電動(dòng)機(jī)本身發(fā)熱嚴(yán)重，連續(xù)運(yùn)行超過2h以上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)保護(hù)開關(guān)誤動(dòng)作的情況。
(4)某污水處理廠紫外線消毒渠的兩臺反沖洗潛水泵共用-—個(gè)變頻柜進(jìn)行控制，內(nèi)設(shè)兩臺變頻器，均通過電位器手動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)一臺電機(jī)運(yùn)行時(shí)，工作正常，當(dāng)兩臺同時(shí)運(yùn)行時(shí)，頻率調(diào)節(jié)就會(huì)出現(xiàn)間歇性失效。
以上這些都是變頻器EMC問題的集中反映，根據(jù)IEC對EMC的定義，它包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指設(shè)備對所在環(huán)境中存往的電磁干擾具有一定程度的抗擾度。下文將從變頻器的這兩個(gè)角度分別進(jìn)行分析。
2 限制變頻器產(chǎn)生的干擾
市面上生產(chǎn)及使用的變頻器絕大部分都采用交一直一交的變頻方式。在交一直整流回路巾，輸入電流呈不規(guī)則的矩形波，其中主要含有6n±1(n=1，2，……)次諧波，它們將直接干擾電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在直一交逆變回路中，輸出電壓與輸出電流是經(jīng)脈寬調(diào)制( pWM)波調(diào)制后的脈沖信號，這類具有陡變沿的脈沖信號也含有大量的高次諧波，會(huì)直接影響電機(jī)負(fù)載的運(yùn)行，而且諧波可以沿電纜傳導(dǎo)，并向空中輻射，干擾附近其他電子通信沒備。圖1為解決變頻器EMC問題所采取的一些主要措施，以下就從變頻器的輸入側(cè)與輸出側(cè)分別加以分析。
2.1 變頻器輸入側(cè)EMC問題的危害
變頻器輸入側(cè)產(chǎn)生的諧波電壓與諧波電流作為對電網(wǎng)的一種污染，可以對整個(gè)供配電系統(tǒng)產(chǎn)生危害，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(1)變壓器。電流諧波將增加變壓器的銅損，電壓諧波將增加變壓器鐵損，其整體效果將使變壓器溫度上升，絕緣能力下降；而且諧波還會(huì)引起變壓器繞紐與線間雜散電容的共振，使得變壓器鐵心磁通飽和，產(chǎn)生噪聲。
(2)電容器。變頻器所產(chǎn)生的諧波，嚴(yán)重時(shí)可能超過一般電容器百分之三十五的超載允許值，而且電容器容抗隨頻率的變大而減小，使得電容器流人很大的電流，導(dǎo)致其過熱。當(dāng)電容器與變壓器或線路阻抗匹配時(shí)，還會(huì)發(fā)生并聯(lián)諧振，可以將諧波電流成百上千倍的放大，宜接將電容器燒毀。
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