在廢水處理行業，人們普遍認為90％的電氣故障都是以接地故障開始的。及早發現接地故障和降低設備完整性可以最大限度地減少設備損壞，實現預測性維護，防止升級到危險的電弧故障情況，並最終確保對人員的保護。
未接地的電力系統沒有故意將系統接地的點。在絕緣監測設備（IMD）中找到了最佳接地故障檢測解決方案，提供早期故障的低電平（兆歐及以下）檢測，包括僅存在單個故障時。
在接地電源系統中，通常系統的Wye- point或人工導出的中性點接地，可以是固定接地或阻抗接地。在該系統類型中，最佳接地故障檢測解決方案使用接地故障電流傳感器，對早期故障進行低電平（亞安培）檢測。
變頻驅動器（VFD）通過將AC電壓整流為DC，然後將DC電壓反相為AC來創建混合交流/直流（AC / DC）系統。控制輸出以管理連接的負載。這種系統中的接地故障可以是AC，DC或兩者的組合。
驅動輸出端子，電動機電纜或電動機本身的接地故障的基本頻率等於驅動輸出工作頻率。由功率電子器件切換產生的電噪聲也可以疊加。此外，VFD的工作（載波）頻率可能會無意中將諧波壓印到系統上。接地故障檢測器必須克服這些挑戰，並且仍能精確地執行。
不列顛哥倫比亞省最大的汙水處理設施之一呈現出如此充滿挑戰的環境。該設施需要一種檢測交流和直流故障的解決方案，在系統在線和離線時運行，並保持對VFD諧波的免疫。實施後，解決方案將允許維護人員在早期階段找到並糾正絕緣劣化，減少進一步損壞的機會並避免昂貴和不定期的停機。
案例分析
該工廠目前擁有業內最高水平的過程處理自動化系統，每年處理超過400億加侖的廢水。它為14個城市的100多萬居民提供廢水二級處理。
調節汙水處理設施的溫哥華地鐵聯合會的重點是最大限度地提高其泵和過濾器的經濟效率，這些泵和過濾器在水處理中起著關鍵作用，同時在整個設施內保持嚴格的電氣安全標準。它還規定，他們不希望在治療設施的未來15年內隨時出現意外的驅動器故障。
為實現這一目標，需要使技術能夠監控與工廠泵和過濾器相關的電氣系統的安全水平。通過使用接地故障檢測器，該設施通過優化維護提高了運行可用性，同時確保了工廠人員和設備的安全性，從而提高了其經濟效率。
汙水處理設施進行了大量升級，以確保其保持在線狀態，併為未來幾年全天候運行做好充分準備。升級重點是用流入泵站的三個1,200馬力（hp）單元替換七個VFD，為滴流過濾泵更換四個684hp單元。
升級旨在確保至少15年無故障。對於廢水處理需求不斷增加的工廠以及依賴其服務的周邊市政當局而言，高運營可用性至關重要。
可能的挑戰
汙水處理設施中的許多因素可能導致絕緣失效，包括溼度，溼度，氣體暴露和機械應力。在不接地的系統中，沒有故意的線路連接。單個接地故障不會產生明顯的漏電流，並允許系統繼續運行。如果及時識別並糾正接地故障，系統可以保持在線。此功能為需要連續操作的應用程序提供了明顯的優勢。
VFD產生的諧波帶來了額外的挑戰。為了減輕系統中諧波的影響，工廠實施了12脈衝輸入和18脈衝輸入VFD來操作其泵和濾波器。
12脈衝輸入VFD由具有兩個次級繞組的變壓器供電。18脈衝輸入VFD由具有三個次級繞組的變壓器供電。這些配置產生相移輸出，允許產生更多脈衝。理論上，總脈衝的增加減少了從輸入到輸出的總諧波失真（THD）。然而，在實踐中，由於高速輸出切換，仍然存在一些諧波。
要在線和離線時準確監控VFD，必須使用IMD監控所有輸入二次變壓器和電機輸出濾波器。但是，在任何給定時間，只有一個IMD可以在系統上運行。由於它們與地的連接及其內部電阻，同一系統上的多個IMD可能會將彼此視為接地故障。
該解決方案在一臺設備中找到，可以通過所需的功能，可靠性和經濟性來應對所有這些挑戰。選擇一個接地故障檢測器來監控整個系統，包括變壓器次級繞組，VFD和電機。接地故障檢測器能夠檢測交流和直流故障，同時保持對諧波的免疫，並能夠與同一電路中的其他IMD進行協調。
一個功能允許在受監視系統中的IMD之間進行內部分離。當系統通電時，只有一個IMD保持活動狀態以監控整個電路，而其他IMD保持待機狀態。
當系統斷電時，12脈衝輸入需要三個IMD（每個變壓器繞組一個，電機一個），18脈衝輸入系統需要四個IMD。IMD的增加是由於整流器電路中存在二極管，當系統離線時不允許電流流動。
工業通信和樓宇自動化網絡在許多行業中使用得更頻繁，包括廢水處理。繼電器輸出和雙向現場總線通信可用於連接可編程邏輯控制器（PLC）或其他控制器。
此外，內置的Web服務器可用於讀取設備值並實時配置設置。在此應用程序中，維護人員使用Web服務器獲取有關其電氣系統狀態的最新信息。
在著名的汙水處理設施中，改善的運行可用性和經濟效率顯著地證明了在不接地系統中部署強大的接地故障監測技術的多功能性和功能性。
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