1. 项目概述

自来水厂是工业系统的重要用电单位，受技术与历史因素影响，其供配电及管理水平参差不齐，作为主要用电设备的水泵电动机性能差异较大。尤其在供水低谷期，水泵仍维持高速运行：一方面白白消耗电能、增大运行成本；另一方面使管网长期处于高压状态，增大了管网内耗及发生爆管的概率。

广东某水厂承担全市 50% 以上的供水任务，日供水能力 40 万 t，是城市的主力水厂。送水泵房共配置水泵 12 台，其中 32SA 型 3 台、24SA 型 5 台、20SA 型 2 台、14SA 型 1 台，日均供水 35 万 t；冬季等低谷期用户负荷最小约 20 万 t，夏季高峰期可达 45 万 t 左右。

（1）设备参数见表7.2-9。
表7.2-9 设备参数

（2）输水水泵分布。一期、二期、三期输水水泵房的布置分别见表7.2-10、表7.2-11、表7.2-12。

表7.2-10 一期输水水泵房

表7.2-11 二期输水水泵房

表7.2-12 三期输水水泵房

（3）配置情况。经现场考察，为该项目配置的 HINV-10/1400B 高压变频器容量为 1400 kVA，整套变频系统采用一拖二运行模式，其主供电回路如图7.2-2所示。

图7.2-2 主供电回路简图

图中 QS1、QS2、QS3 为变频器内部隔离开关，用于两台水泵电动机的切换及停机检修时提供高压断开点；QF1、QF2、QF3 为现场高压开关（断路器）柜。其中 QF1、QF2 为水泵电动机高压启动柜，改造后主要承担变频系统旁路功能，以保证变频器故障或检修期间供水系统正常运行；QF3 为备用高压开关柜，改造后作为变频器电源进线开关柜。

为保障运行安全，QS2 与 QS3 之间设有严格的机械与电气互锁，QF1 与 QS2、QF2 与 QS3 之间均设有可靠电气互锁。同时，两台变频驱动水泵电动机的启动逻辑由变频器内部 PLC 统一控制，取消了原有启动柜的启动逻辑。系统中各操作器件均设严格互锁：刀闸间具备准确机械互锁，带电柜门安装门禁保护，变频系统严重故障时联跳上级供电断路器。该设计不影响系统原有并联电容器，工频运行时仍可借电容提高功率因数。

（4）控制方式。水厂采用 PLC＋上位机控制方式，设备间通过 MODBUS 通信协议联网，如图7.2-3所示。

图7.2-3 水厂自动化监控系统的组态画面

采用上位机监控后，通过设备 RS485 接口与厂内设备按 MODBUS 协议联网通信，实现数据共享；组态画面可嵌入用户系统（见图7.2-4），操作灵活方便。

图7.2-4 用户的系统界面

2. 节能情况

安装 HINV 系列高压变频器前，水厂与厂家已对各改造电动机的耗电情况进行详细记录与统计；投运后双方又对变频运行下的耗电进行跟踪记录，为效果评估做了充分准备。改造效果统计见表7.2-13。
表7.2-13 机组改造效果的数据统计

数据表明，使用 HINV 系列高压变频器后，相同工况下电动机消耗的电网侧功率显著降低，全年约节约电能 1 854 930 kW·h，节电率达 32%，节能效果明显。

3. 结语

通过高压变频改造，该项目大幅节约电能，改善了生产工艺对水厂的控制方式；电动机实现软启动，延长设备寿命、降低维护量，达到预期效果。国家十一五规划明确提出抓好“电动机系统节能”、开展“电动机拖动风机、水泵系统优化改造”；随着国内高端电子产业发展，国产高压变频器生产日趋成熟，其推广应用对建设节约型社会、推动国内高科技产业发展意义重大。高压变频技术是当前领先的高压电动机节能技术，通过与 EMC 的有机结合，可实现企业与用户共赢，持续深化这项绿色工程的推广应用。