伴随着我国经济社会的发展与城市化进程的加剧，城市生活废水处理技术也在不断的发展与完善。它在缩短废水处理周期、增加废水处理量的同时达到了对相关资源的合理配置、利用，是众多生活废水处理技术中最值得推广也是最符合我国可持续发展战略的一种工艺技术。但是水处理过程中使用的大量的泵以及风机设备，由于配置变频器的原因，导致该行业配电系统中谐波污染问题比较严重，谐波畸变引起的设备异常问题逐渐增多。治理谐波，减少谐波造成的效益损失，也慢慢成为水处理行业需要考虑的问题。

山东费县污水处理厂于 2022 年建设，山东费县污水处理厂采用较为先进的污水处理工艺，其设计规模为 7 万立方米/日，新建初沉池、二沉池、高效沉淀池、深床滤池、高级氧化池、臭氧发生器间、加碳间及变配电间等建构筑物。该污水处理厂建成后将极大地改善了周围水体环境，对治理水污染，保护当地流域水质和生态平衡具有十分重要的作用。

我国目前水厂的能耗问题十分突出，包括电、燃料等，其中电耗占总能耗的 60％-90％。以泵、风机为主要负载。电机节能技术是在污水处理系统中占据重要地位，变频调速技术以改变交流电动机的电源频率来改变交流电动机的速度，是一种较为理想的高效调速装置和节能装置，但大量使用变频器同时也产生了谐波问题。引起变压器、电动机振动、发热等问题，导致使用寿命大大缩短。无功补偿电容器不能正常投切，功率因数低，面临电力部门罚款。

现场负载分析

以下针对本项目中主要的几种非线性负载设备的工作情况进行简要分析，说明其谐波电流主要成分：

01 射流增压泵（变频器）

在水处理行业中，射流增压泵的使用量较大，而增压泵的大量使用决定了变频器的使用数量。变频器工作时，之所以产生谐波电流，是因为变频器输入端的整流电路阻抗不是一个定值，其阻抗着外加电压的变化发生变化，这就导致整流器从电网吸取的电流不是正弦电流。无论单相整流器还是三相整流器，他们的电流波形都发生了畸变，不再是正弦电流，因此包含了谐波成分。不同脉数的整流器产生的谐波成分不同，三相六脉整流器产生的谐波电流以 5 次、7 次、11 次、13 次为主。

02 软启动器

污水处理厂厂内较大功率电机采用软启动方式，以降低电动机启动电流，减少对电网的冲击，平滑的启动电机。软启动器采用三相反并联的晶闸管实现调压，晶闸管是典型的非线性器件，因此，软启动器在启动过程中会产生大量谐波。

03 直流电源/UPS

变配电所高压系统的控制、保护、信号及自动装置采用可靠和不间断的直流操作电源。中控室计算机、网络系统和各现场的 PLC 站设备配备 UPS 以获得稳定的不间断电源。直流屏和不间断电源整流模块会产生大量的谐波电流。

04 照明设备

近年新建项目大量使用节能灯具，如 LED 灯、节能荧光灯，本项目亦如此。节能灯会产生大量的谐波电流，其中 3 次谐波为最高。且灯具一般为单相负荷，且布线路径长，线径细，多个灯具回路在末端极易形成 3 次电流在中线叠加，导致中线过流，不但会损坏灯具，还会引起电气火灾。

爱博精电解决方案

针对以上污水处理厂的配电系统特点，我们提出从谐波滤除方面进行专项治理。

采用有源电力滤波器 APF850 滤除系统电流各次谐波

污水处理厂负荷的谐波电流成分复杂、动态性强，射流增压泵、循环水泵等水处理设备执行任务不同时的功耗差异巨大，电力电子负荷电流的频谱成分非常宽。采用由电容、电抗构成的传统无源滤波装置将无法有效滤除谐波，且因固定的元件参数难以适合负载变化的工况。

基于此，我们给出了采用有源电力滤波器—APF 进行动态谐波补偿的技术方案，APF 设备基于高速半导体开关技术，通过实时检测负载侧电流，并通过 DSP 快速信号处理与计算，控制电压和电流环路，实现精确和快速补偿谐波电流。APF 应用于各种谐波污染环境，尤其适于快速变化负载，如数据中心。本项目设计使用爱博精电公司的 AcuPF 850 系列有源电力滤波器，并联安装配电馈出母线上，集中治理电流谐波，改善电能质量，降低变压器损耗、提高带载能力。

AcuPF 850 系列产品主要优势有：滤除谐波次数广，2~63 次谐波；谐波滤除率高，额定条件可高达 97%；响应速度快。响应时间小于 10ms；模块化设计，安装便利，易于扩展等。

项目实施结果

由于本项目前期设计时未考虑进行谐波治理，现场设备开始投入运行后，产生了大量的谐波电流，造成了线缆及变压器过热，噪声增大，无功补偿装置损坏等多种危害。因此，谐波治理势在必行。

根据现场实际负载情况以及现场安装环境，我司提供了壁挂式安装的有源滤波器，既节省了安装空间，同时降低了项目实施成本，我司生产的壁挂式模块，安装便捷，调试简单。投运后，系统设置为自启动模式，设备自动监测负载回路电能质量参数，动态补偿电流谐波。 补偿设备投入前，电流谐波畸变率 THDI 32.5%，补偿开启后，电流谐波畸变率 THDI 降低到 5%以下，完全达成预期效果。业主对设备运行效果非常满意。