污水处理设备危险点的辨识

在废水处理行业，人们普遍认为90％的电气故障都是以接地故障开始的。及早发现接地故障和降低设备完整性可以最大限度地减少设备损坏，实现预测性维护，防止升级到危险的电弧故障情况，并最终确保对人员的保护。

未接地的电力系统没有故意将系统接地的点。在绝缘监测设备（IMD）中找到了最佳接地故障检测解决方案，提供早期故障的低电平（兆欧及以下）检测，包括仅存在单个故障时。

在接地电源系统中，通常系统的Wye- point或人工导出的中性点接地，可以是固定接地或阻抗接地。在该系统类型中，最佳接地故障检测解决方案使用接地故障电流传感器，对早期故障进行低电平（亚安培）检测。

变频驱动器（VFD）通过将AC电压整流为DC，然后将DC电压反相为AC来创建混合交流/直流（AC / DC）系统。控制输出以管理连接的负载。这种系统中的接地故障可以是AC，DC或两者的组合。

驱动输出端子，电动机电缆或电动机本身的接地故障的基本频率等于驱动输出工作频率。由功率电子器件切换产生的电噪声也可以叠加。此外，VFD的工作（载波）频率可能会无意中将谐波压印到系统上。接地故障检测器必须克服这些挑战，并且仍能精确地执行。

不列颠哥伦比亚省最大的污水处理设施之一呈现出如此充满挑战的环境。该设施需要一种检测交流和直流故障的解决方案，在系统在线和离线时运行，并保持对VFD谐波的免疫。实施后，解决方案将允许维护人员在早期阶段找到并纠正绝缘劣化，减少进一步损坏的机会并避免昂贵和不定期的停机。

案例分析

该工厂目前拥有业内最高水平的过程处理自动化系统，每年处理超过400亿加仑的废水。它为14个城市的100多万居民提供废水二级处理。

调节污水处理设施的温哥华地铁联合会的重点是最大限度地提高其泵和过滤器的经济效率，这些泵和过滤器在水处理中起着关键作用，同时在整个设施内保持严格的电气安全标准。它还规定，他们不希望在治疗设施的未来15年内随时出现意外的驱动器故障。

为实现这一目标，需要使技术能够监控与工厂泵和过滤器相关的电气系统的安全水平。通过使用接地故障检测器，该设施通过优化维护提高了运行可用性，同时确保了工厂人员和设备的安全性，从而提高了其经济效率。

污水处理设施进行了大量升级，以确保其保持在线状态，并为未来几年全天候运行做好充分准备。升级重点是用流入泵站的三个1,200马力（hp）单元替换七个VFD，为滴流过滤泵更换四个684hp单元。

升级旨在确保至少15年无故障。对于废水处理需求不断增加的工厂以及依赖其服务的周边市政当局而言，高运营可用性至关重要。

可能的挑战

污水处理设施中的许多因素可能导致绝缘失效，包括湿度，湿度，气体暴露和机械应力。在不接地的系统中，没有故意的线路连接。单个接地故障不会产生明显的漏电流，并允许系统继续运行。如果及时识别并纠正接地故障，系统可以保持在线。此功能为需要连续操作的应用程序提供了明显的优势。

VFD产生的谐波带来了额外的挑战。为了减轻系统中谐波的影响，工厂实施了12脉冲输入和18脉冲输入VFD来操作其泵和滤波器。

12脉冲输入VFD由具有两个次级绕组的变压器供电。18脉冲输入VFD由具有三个次级绕组的变压器供电。这些配置产生相移输出，允许产生更多脉冲。理论上，总脉冲的增加减少了从输入到输出的总谐波失真（THD）。然而，在实践中，由于高速输出切换，仍然存在一些谐波。

要在线和离线时准确监控VFD，必须使用IMD监控所有输入二次变压器和电机输出滤波器。但是，在任何给定时间，只有一个IMD可以在系统上运行。由于它们与地的连接及其内部电阻，同一系统上的多个IMD可能会将彼此视为接地故障。

该解决方案在一台设备中找到，可以通过所需的功能，可靠性和经济性来应对所有这些挑战。选择一个接地故障检测器来监控整个系统，包括变压器次级绕组，VFD和电机。接地故障检测器能够检测交流和直流故障，同时保持对谐波的免疫，并能够与同一电路中的其他IMD进行协调。

一个功能允许在受监视系统中的IMD之间进行内部分离。当系统通电时，只有一个IMD保持活动状态以监控整个电路，而其他IMD保持待机状态。

当系统断电时，12脉冲输入需要三个IMD（每个变压器绕组一个，电机一个），18脉冲输入系统需要四个IMD。IMD的增加是由于整流器电路中存在二极管，当系统离线时不允许电流流动。

工业通信和楼宇自动化网络在许多行业中使用得更频繁，包括废水处理。继电器输出和双向现场总线通信可用于连接可编程逻辑控制器（PLC）或其他控制器。污水处理设备危险点的辨识

此外，内置的Web服务器可用于读取设备值并实时配置设置。在此应用程序中，维护人员使用Web服务器获取有关其电气系统状态的最新信息。

在着名的污水处理设施中，改善的运行可用性和经济效率显着地证明了在不接地系统中部署强大的接地故障监测技术的多功能性和功能性。