摘要：文章通过笔者的实际工作经验，阐述了变频调速供水设备的工作原理，在此基础上，就电气干扰引起的故障以及电磁谐波干扰来源进行了分析，并提出了变频调速供水设备的电气抗干扰措施，以供读者参考。
关键词：变频调速供水设备；电磁谐波干扰；故障；电气抗干扰；措施
近年来，随着我们工业行业的迅速发展和人们生活水平的不断提升，变频调速器取代了传统的水塔供水，实现节能、节水的目标，从而在工业生产和人民生活用水中得到了广泛的应用。在变频器运行过程中，将会产生一些电磁谐波，对设备硬件造成损坏，直接影响到供水设备的稳定运行。因此，我们有必要提升变频调速器的可靠性，减少磁谐波的影响，确保变频调速设备安全稳定运行。下面结合笔者的工作实践，就变频调速供水设备的电气抗干扰措施进行探讨。
1 变频调速供水设备的工作原理
变频调速供水系统由以下几个部分组成：变频调速器、变频器、压力传感器和水泵，系统的运行由面板的指示灯、按钮来控制。供水设备运行分为手动运行和自动运行一两种，其中，手动运行是设备检修时用于不间断供水。其工作原理如下：变频器工作，软启动其中一台水泵，通过控制器给定信号值与压力传感器反馈信号值比较后，进行PID调节控制，随着水泵转速的提高，水管中的压力逐步升高。当水管压力满足设定压力时，变频器将在某一频率工作，当用水量发生变化时，变频器的输出频率也会发生变化，而随着用水量增加，达到变频器的输出频率上限时，控制器自动进行切换，把满负荷运行的水泵直接投到工频电源上运行，最多可控制6台水泵运行。当用水量减少，变频器输出达到下限时，再次切换，从工频状态下工作的水泵退出1台，然后变频器继续进行PID调节控制，确保设备的稳定性。
2 电气干扰引起的故障分析
2.1 弱电器件受到干扰
供水设备中常安装一些水位、时间等控制器件，这些器件均为弱电控制回路，由于干扰致使这些器件不能正常工作。
2.2 控制器程序发生混乱
在控制器切换时，经常会出现控制器程序发生混乱的现象，表现为接触器工作无序，严重时可造成变频器等硬件损坏。
2.3 系统发生振荡
当变频器切换频率为 50Hz时，如果受到一些因素的干扰，将会导致变频器输出频率发生切换，其切换范围控制在 46～49Hz之间。当另一台水泵投入后，如果压力超出设定压力值，变频器系统再把新投入的水泵切换下来，从而造成系统在调速泵的工频临界点振荡。
3 电磁谐波干扰的来源
3.1 变频器外部的干扰
变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用PWM技术，当工作于开关模式且做高速切换时，就产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。
变频器的输入和输出电流中，都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外，还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对变频器本身和其他设备的干扰信号。
3.2 信号传播的干扰
变频器能产生功率较大的谐波，由于功率较大，对系统其他设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导（即电路耦合）、电磁辐射、感应耦合。
3.3 外部电网的干扰
电网中的谐波干扰是通过变频器的供电电源干扰变频器。目前，在电网运行中，仍存在大量谐波源，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰包括：过压、欠压、瞬时掉电；浪涌、跌落；尖峰电压脉冲；射频干扰等。
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4 变频调速供水设备的电气抗干扰措施
4.1 合理布置设备、线路
在设备、线路布置过程中，应注意以下几点：（1）开关设备、变频调速器与变频调速控制器、弱电控制器件分别安装在不同的柜中，如果安装在同一柜内，应尽量把变频器与变频控制器及其他弱电器件的距离放到最大。（2）变频调速器、空气开关、接触器之间安装位置合理，以便使主回线路布置简洁、最短。（3）控制线路应敷设在专用线槽内，不得与主回路线混合敷设。
4.2 电器材料、设备选择
电器材料设备选择时，应满足以下要求：（1）水泵易使用机械性能好、运行平稳、由4级电机驱动的水泵，如DL泵。（2）开关、接触器易选择体积小、开关容量大、装拆方便、工作性能可靠的器件。（3）电缆、电线、接线端子等应选择符合国家标准的材料。
4.3 电磁屏蔽措施
电磁屏蔽措施主要包括：（1）弱电控制器件放置在接地的金属盒内。（2）信号传输线采用屏蔽电缆，屏蔽层的近端接地，远端浮接。（3）电源、电机进出线路，采用穿钢管敷设或使用金属铠装电缆，钢管或电缆铠甲需做接地。
4.4 过滤措施
弱电电源线路、控制线路、传感器信号线路采用安装电源过滤器，即线路滤波器。它主要由电感线圈构成，通过增大线路的高频阻抗，有效地削弱线路中因传导或电磁感应耦合而产生的高次谐波。
4.5 电气隔离措施
（1）为防止通过电线将高次谐波及干扰源传给弱电控制回路，在低压电源采用隔离变压器进行电气隔离。
（2）变频调速控制器与接触器之间采用固态继电器（SSR）隔离，控制器的电气信号通过固态继电器驱动继电器动作。
4.6 接地措施
（1）电源进线的中性点应做重复接地，接地电阻小于4，所有配电柜、控制柜的金属外壳、穿线钢管、电缆槽、电缆铠甲均与重复接地连接。
（2）弱电器件专用接地点，弱电回路电源零线应设置专用接地，弱电接地线应与重复接地隔离，其接地极距离应大于5m，接地引线穿绝缘管引入控制柜的专用端子上。
4.7 其他措施
除了以下措施以外，还应采取以下几方面的措施：
（1）对于带有变频器的控制柜，应尽量远离大容量变压器和电动机，其控制电缆线路也应避开这些漏磁通大的设备。
（2）对于弱电压电流控制电缆，不要易产生电弧的断路器和接触器。
（3）在电缆选用时，应采用 1.25mm 或 2mm 屏蔽较全绝缘电缆。
（4）屏蔽电缆的屏蔽要连续到与电缆导体同样长，电缆在端子箱中连接时，屏蔽端子要互相连接。
5 结语
总而言之，随着我国科技的不断创新与发展，交流调速技术得了不断发完善，变频调速设备在各个行业中得到了广泛的应用，变频器使用过程自身干扰和对电网的干扰已成为变频调速传动系统发展中面临的问题。对于这些问题，我们应不断地总结经验，采取合理科学的处理措施，以确保变频调速供水设备的安全稳定运行。本文在对变频调速供水设备故障、干扰来源分析的基础上，提出了变频调速供水设备的电气抗干扰措施，旨在为相关人员借鉴参考。
参考文献：
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[2]林茂.浅谈变频供水设备调试的体会[J].山西建筑，2007，33（6）.
[3]李杨.水泵变频调速恒压供水电路的应用[J].工程技术（全文版），2016（05）.
论文作者:黄志成
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/7
标签：变频器论文; 干扰论文; 设备论文; 谐波论文; 变频调速论文; 电网论文; 措施论文; 《基层建设》2017年第27期论文;