安科瑞有源電力濾波器在通信行業(yè)中的應(yīng)用

摘要：隨著通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，大量使用UPS、開(kāi)關(guān)電源及變頻設(shè)備等非線性負(fù)載，在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，給配電系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的污染，不僅會(huì)影響配電系統(tǒng)安全運(yùn)行，還會(huì)引起其他設(shè)備的不穩(wěn)定，為此，安科瑞有源電力濾波器為通信行業(yè)電能治理，為電力系統(tǒng)保駕護(hù)航。

1、通信行業(yè)諧波源分析

（1）UPS不間斷電源

    目前移動(dòng)通信機(jī)房大量使用的UPS多為三相全控橋6脈沖可控硅整流方式，單套容量大，其諧波電流畸變率大都在25%~35%之間，主要諧波為5、7、11、13次諧波。

（2）開(kāi)關(guān)電源

    開(kāi)關(guān)電源是移動(dòng)通信機(jī)房應(yīng)用最多的設(shè)備，其特點(diǎn)是單元容量比較小，輸入端采用整流電路，致使電流波形產(chǎn)生畸變，其諧波電流畸變率大都在30%~60%之間，不同品牌的開(kāi)關(guān)電源諧波含量差別比較大。

（3）計(jì)算機(jī)設(shè)備

    電路中的開(kāi)關(guān)器件及感性負(fù)載工作于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)而產(chǎn)生脈沖，計(jì)算機(jī)設(shè)備產(chǎn)生諧波以3次、5次和7次為主。

2、通信行業(yè)的電能質(zhì)量問(wèn)題及危害

    移動(dòng)通信設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量要求極高，移動(dòng)通信機(jī)房作為移動(dòng)公司的核心區(qū)域，必須保證配電系統(tǒng)和用電設(shè)備安全可靠運(yùn)行，一旦發(fā)生電氣事故造成停電或設(shè)備故障造成停機(jī)，造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)負(fù)面影響很難估量。

    非線性設(shè)備在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，導(dǎo)致電壓、電流波形發(fā)生畸變，嚴(yán)重影響機(jī)房供電安全,諸如電纜發(fā)熱、備用柴油發(fā)電機(jī)組無(wú)法正常投切、IT設(shè)備壽命降低、控制設(shè)備工作異常、保護(hù)開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作、無(wú)功補(bǔ)償裝置不能正常投切等。

3. 通信行業(yè)諧波治理解決方案

    針對(duì)于以上通信行業(yè)諧波污染情況，經(jīng)專(zhuān)業(yè)測(cè)試及分析，建議加裝有源電力濾波器，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用效果證實(shí)其性能，避免由諧波給數(shù)據(jù)機(jī)房帶來(lái)的嚴(yán)重影響，保證供電系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性。

3.1  ANAPF有源電力濾波器在數(shù)據(jù)機(jī)房的應(yīng)用

3.1.1 項(xiàng)目背景

    常熟智慧城市是一個(gè)市民卡信息中心，其中包括大型數(shù)據(jù)機(jī)房，對(duì)電能質(zhì)量要求非常高；為了提高供電可靠度，采用大量的UPS作為設(shè)備電源，機(jī)房?jī)?nèi)還包含空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等。此類(lèi)電力電子設(shè)備皆屬于非線性負(fù)載，在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量諧波并注入系統(tǒng)中，主要以5次、7次為主；如果不進(jìn)行諧波治理，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的污染，也影響機(jī)房中其他敏感設(shè)備，比如導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，甚至癱瘓、中斷，降低了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性。

3.1.2治理方案

    根據(jù)以往測(cè)量經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行諧波分析與估算，諧波主要由UPS和一些非線性直流電源產(chǎn)生，供電系統(tǒng)由2臺(tái)800kVA變壓器及其一臺(tái)800kW發(fā)電機(jī)組成，采用集中治理方案，在每臺(tái)變壓器下加裝300A有源電力濾波器，型號(hào)為 ANAPF300-380/BGL，來(lái)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流，保證整個(gè)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

3.1.3治理效果

圖3-1治理前電流波形和各次諧波柱狀圖

圖3-2治理后電流波形和各次諧波柱狀圖

    由上圖可以看出，治理前，N線電流較大，3次、5次、7次等諧波頻次含量較大；治理后，N線電流明顯降低、各次諧波電流得到有效抑制，提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，消除了諧波對(duì)通信系統(tǒng)影響的危害，收到了良好的運(yùn)行效果。

3.1.4安裝現(xiàn)場(chǎng)

3.2安科瑞有源電力濾波器介紹

3.2.1  基本原理

    ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過(guò)功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

圖3-3 ANAPF有源電力濾波器原理圖

3.2.2主要技術(shù)參數(shù)

3.2.3 產(chǎn)品特點(diǎn)

●  DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有極快的響應(yīng)時(shí)間，先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ雀摺⑦\(yùn)行更穩(wěn)定；

●  一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無(wú)功，可對(duì)2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或指定特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

●  具有完善的橋臂過(guò)流保護(hù)、直流過(guò)壓保護(hù)、裝置過(guò)溫保護(hù)功能；

●  模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容，可滿足不同工況的需求；

● 受電網(wǎng)阻抗的影響不大，沒(méi)有與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振隱患；

●  輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響；

●  擁有自主專(zhuān)利技術(shù)。

4、結(jié)論

    本文分析了通信行業(yè)中諧波存在源、諧波特性以及危害，介紹了ANAPF低壓有源濾波器的特點(diǎn)以及技術(shù)參數(shù)，并通過(guò)某城市數(shù)據(jù)機(jī)房的應(yīng)用案例，對(duì)比分析了有源濾波器投入前后的諧波治理，可以滿足通信行業(yè)需求，為其電力系統(tǒng)保駕護(hù)航，提升電能質(zhì)量，改善用電環(huán)境，提高設(shè)備的使用壽命和性能。