澳大利亚新南威尔士州（NSW）奥尔伯里市议会区配有两个供水系统来管理和处理原水，以提供清洁饮用水。原水计划通过三个泵站将原水输送到滤水厂，经滤水厂处理后获得安全可靠的饮用水，输送给奥尔伯里及周边地区的 55,000 名居民使用。除此之外，该议会区还有一个独立的原水计划，用于向该地区的多家大型企业（包括造纸厂、高尔夫俱乐部和马术中心）输送未经处理的水。
清洁水网路系统中有一段设有一个增压泵站，用于将水抽到附近山上的储水箱中。然后，该系统会利用重力将处理过的水输送到附近社区。该泵站每周 7 天、每天 24 小时待命，冬季实际抽水时长为每天 6 小时，夏季为每天 16 小时。
经过数十年的稳步发展，泵站周围聚集了大量居民，还建了一所公立小学，距离泵站仅有 20 米。
设备造成电力干扰
每次泵站的水泵启动时，电力系统都会出现问题。每次水泵启动或停运时，附近建筑内的照明都会变暗，造成了极大的不便和电气干扰。
为此，奥尔伯里市议会区委托 ABB 渠道合作伙伴 Remtron 分析问题根源，并提供长效解决方案。
Remtron 发现，干扰是由系统中的软启电机控制器造成的。现代固态电源转换设备（PCE），如软启动器，可以有效实现电机软启动，但会在电机启动和停止过程中向电网引入谐波失真。
Remtron 传动和电能质量自动化支持工程师 Anthony Merrett 指出：“当软启动器启动时，相关软启动作会导致电网出现不必要的失真。”
谐波和高启动电流引起的电应力会污染电网，使连接的设备运行不稳定。严重时，甚至会损坏敏感电子设备，干扰通信设备，并在测量设备上产生错误读数。在本例中，正是这些谐波对附近建筑的电气照明系统造成了干扰。夏季，随着人们对清洁水的消耗量增加，同时对电网的需求也达到极限，相关影响甚至更大。
Remtron 不仅要解决电网干扰的问题，还要协助议会区优化系统整体基础设施，以降低运行故障风险、延长设备使用寿命、提高能源效率、减少碳排放，继而降低用电成本。
查明现有泵送系统的低效表现
对现有软启动器和电机泵送系统的分析表明，利用变频器的控制功能可以提高能效。
实施变流控制并让泵在最佳效率点（BEP）运行可以提高泵送效率。通过测量水流量和水压并绘制泵送曲线可以找到最佳效率点。
安装变频器后发现，当电机频率为 45 Hz 时，水泵的泵送量为每秒 176 升。相比之下，当电机频率提高到 50 Hz 时，水的流速更高，水泵的泵送量达到每秒 210 升。Remtron 确定，虽然 50 Hz 时的流量更大，但因为不在最佳效率点（BEP），泵送成本显著提高。
图 B 显示，将电机频率从 50 Hz 降至 45 Hz，可提高每升水的泵送能效
图 A：AlburyCity 议会的抽水系统界面，带有压力和流量指示器。 
图 B： 抽水图表显示了 45 HZ和 50 HZ的流速，以及以安培为单位的相对能耗（A）。
运用技术轻松解决问题
最终确定，变频器和电机组合是解决奥尔伯里市议会区问题的解决方案。其中，变频器选用 ABB 的 ACQ580 超低谐波变频器，电机选用 ABB 的 M2BAX IE3 高效电机。
ACQ580 是一款专为降低电网谐波而设计的水处理专用变频器，可以轻松集成到该议会区的现有系统中，并且不会造成更大范围的干扰。这意味着无需扩大电力系统规模，也无需投入更多预算增设基础设施。此外，使用这种清洁技术后，也无需再额外增配滤波器或电能质量设备。
除了超低谐波（ULH）变频器外，还提供 6 脉冲变频器以供备选，备选变频器的总谐波失真（THDi）为 30-45%，而超低谐波变频器的总谐波失真通常低于 3%。与使用外部滤波器的其他谐波缓解技术相比，ACQ580 ULH 变频器设计独特，占地面积小，布线少，安装起来更加简单。
(左起） Remtron 的 Anthony Merrett 和 AlburyCity Council 的 Mitchell Palmer 在 ABB 的 M2BAX IE3 高效电机合影。 
安装在阿尔伯里市议会泵房的 ABB 变频器和电机解决方案 
第二台 ABB ACQ580低谐波变频器安装在现场泵房内，用于优化现有应用，作为 Remtron 为 AlburyCity Council 提供结果的定制方案。控制系统还采用了 ABB 自动化设备，包括 ABB AC500 PLC 和 ABB CP610 HMI 触摸屏可视化显示装置，以实现精确的数字化监控。 
在阿尔伯里市议会运营的水泵站现场安装 ABB ACQ580低谐波变频器
过去，我们只知道，通过安装变频器，小幅降低电机频率和速度可以节省能源。现在通过这个项目，我们还知道了如何选择佳电机速度。更重要的是，我们了解了安装变频器的所有其他好处。“
ACQ580 变频器可以提高电网质量，将系统从定速应用升级为变速应用。超低谐波变频器可确保总谐波失真（THDi）低于 3%，即使在电机泵速变化时也是如此。
奥尔伯里市议会区建筑与维护电气主管 Mitch Palmer 称：“过去，我们只知道，通过安装变频器，小幅降低电机频率和速度可以节省能源。现在通过这个项目，我们还知道了如何选择电机速度。更重要的是，我们了解了安装变频器的所有其他好处。”
奥尔伯里市议会区现在采用变速电机控制，效率显著提升（图 B）。事实证明，以 50 Hz 全速运行时，每安培每秒可抽水 1.03 升，而以 45 Hz 运行时，每安培每秒可抽水 1.22 升，后者效率更高。
light flickering for any building in the area.” “重要的是，可以解决该地区的照明问题，当地所有建筑都不再会出现灯光闪烁的现象。”
此外，泵站现场还配置了 ABB 的 M2BAX 低压 IE3 高效电机。这些电机由 ABB 渠道合作伙伴 A1 Electric Motors 供应，是一种铸铁电机，即使在恶劣环境条件下也能保持坚固和可靠，专为抽水等应用而设计。
众所周知，像电机这样的耗电设备一直是造成运营成本居高不下的根本原因。然而，优质、高效的电机因运行能耗低，使用寿命长，可帮助用户大幅节省总体成本，还可帮助减少电机在整个生命周期内对环境的影响。
最终结果超出预期
利用新升级的系统设备，该议会区得以在最佳效率点（BEP）运行水泵。截至目前，他们已节省 20-30% 的能源，电力成本显著降低。在泵启动过程中，电力系统也不再受到干扰。
运行过程中的谐波始终保持在较低水平，超过了澳大利亚 AS61000 标准。现在，泵的效率也可与系统效率相匹配，通过将泵的频率降至 45 Hz，显著提高了整体能效。
回顾与 ABB 渠道合作伙伴 Remtron 和 A1 Electric Motors 的合作，Mitch 表示：“现在，我对电机和变频器都有了较为充分的了解，虽然还有更多东西要学，但他们确实让我大开眼界。我非常享受与 Remtron 和 A1 Electric Motors 的合作。他们不仅分享了很多设备解决方案和电气方面的知识，对机械方面也有比较全面的理解，真是难能可贵。出现问题时，机械与电气元件之间的相互影响非常深远，但充分考虑并协调所有因素能够产生的影响也同样深远。最终的结果着实令人惊叹。”
Mitch 补充道：“使用高能效电机和超低谐波变频器，加上单位功率因数的优势，我们得以降低总耗电量，继而节省了成本。”
ABB运动控制事业部驱动世界运转，促进节约能源。我们持续创新，不断拓展技术疆界，赋能客户、行业和社会实现低碳未来。通过数字化赋能的变频器、电机和服务，我们的客户和合作伙伴将获得更优的产品性能、安全性和可靠性。我们将领域专长和技术优势融为一体，为工业领域的广泛应用场景提供可靠的变频器和电机解决方案。通过遍布全球的服务渠道，我们始终为客户带来便捷的服务。基于在电力传动链领域140多年的丰富经验，我们每天都在创新前行。go.abb/motion
