安科瑞有源電力濾波器在通信行業(yè)中的應(yīng)用

時間：2020-12-24作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：62

安科瑞 高佳樂

摘要：隨著通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，大量使用UPS、開關(guān)電源及變頻設(shè)備等非線性負載，在使用過程中會產(chǎn)生大量的諧波電流，給配電系統(tǒng)帶來嚴重的污染，不僅會影響配電系統(tǒng)安全運行，還會引起其他設(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**。

 

1、通信行業(yè)諧波源分析

（1）UPS不間斷電源

    目前移動通信機房大量使用的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）開關(guān)電源

    開關(guān)電源是移動通信機房應(yīng)用較多的設(shè)備，其特點是單元容量比較小，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，不同品牌的開關(guān)電源諧波含量差別比較大。

（3）計算機設(shè)備

    電路中的開關(guān)器件及感性負載工作于高頻開關(guān)狀態(tài)而產(chǎn)生脈沖，計算機設(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)量問題及危害

    移動通信設(shè)備對電能質(zhì)量要求高，移動通信機房作為移動公司的**區(qū)域，保證配電系統(tǒng)和用電設(shè)備安全可靠運行，一旦發(fā)生電氣事故造成停電或設(shè)備故障造成停機，造成的經(jīng)濟損失和社會負面影響很難估量。

    非線性設(shè)備在使用過程中會產(chǎn)生大量的諧波，導(dǎo)致電壓、電流波形發(fā)生畸變，嚴重影響機房供電安全,諸如電纜發(fā)熱、備用柴油發(fā)電機組無法正常投切、IT設(shè)備壽命降低、控制設(shè)備工作異常、保護開關(guān)誤動作、無功補償裝置不能正常投切等。

 

3. 通信行業(yè)諧波治理解決方案

    針對于以上通信行業(yè)諧波污染情況，經(jīng)測試及分析，建議加裝有源電力濾波器，經(jīng)過實際應(yīng)用效果證實其性能，避免由諧波給數(shù)據(jù)機房帶來的嚴重影響，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)機房的應(yīng)用

3.1.1 項目背景

    常熟智慧城市是一個市民卡信息中心，其中包括大型數(shù)據(jù)機房，對電能質(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，機房內(nèi)還包含空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等。此類電力電子設(shè)備皆屬于非線性負載，在使用過程中會產(chǎn)生大量諧波并注入系統(tǒng)中，主要以5次、7次為主；如果不進行諧波治理，對電網(wǎng)造成嚴重的污染，也影響機房中其他設(shè)備，比如導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)錯誤，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)以往測量經(jīng)驗進行諧波分析與估算，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800kVA變壓器及其一臺800kW發(fā)電機組成，采用集中治理方案，在每臺變壓器下加裝300A有源電力濾波器，型號為 ANAPF300-380/BGL，來自動跟蹤補償負載產(chǎn)生的諧波電流，保證整個系統(tǒng)安全可靠運行。

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、各次諧波電流得到抑制，提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，消除了諧波對通信系統(tǒng)影響的危害，收到了良好的運行效果。

3.1.4安裝現(xiàn)場

 

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

APF	立柜式	抽屜式		壁掛式
額定輸出電流	30~600A	30~50A	75A~100A	30A~50A	100A
尺寸	800*1000*2200（mm）	485*610*275mm	485*215*615mm	485*275*610mm	485*615*215mm
進出線方式	上進上出或 下進下出	后進后出		上進上出
接線方式	三相三線或三相四線
接入電壓	380V ±15%
接入頻率	50Hz ±2%
響應(yīng)時間	完全響應(yīng)時間≤10ms，瞬時響應(yīng)時間≤100μs
開關(guān)頻率	10kHz~20kHz
功能設(shè)置	只補償諧波、只補償無功、既補償諧波又補償無功
諧波補償次數(shù)	2-51次（全部補償或*次數(shù)補償）
損耗	≤2%，效率≥98%
總諧波補償率	≥90%
保護類型	直流過壓保護、IGBT過流保護、裝置過溫保護（需重新修正）
冷卻方式	強制風冷
噪音	≤65dB
工作環(huán)境溫度	-10℃～+45℃（環(huán)境溫度**過工作溫度范圍降容使用）
工作環(huán)境濕度	＜85%RH 不凝結(jié)
安裝場合	室內(nèi)安裝
海拔高度	≤1000m（較高海拔需降容使用）
防護等級	IP20
智能通信接口	外加模塊
遠程監(jiān)控	可選

 

3.2.3 產(chǎn)品特點

●  DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有較快的響應(yīng)時間，**的主電路拓撲和控制算法，精度較高、運行較穩(wěn)定；

●  一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進行全補償或*特定次諧波進行補償；

●  具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；

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

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

●  輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；

●  擁有自主技術(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以及技術(shù)參數(shù)，并通過某城市數(shù)據(jù)機房的應(yīng)用案例，對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**，提升電能質(zhì)量，用電環(huán)境，提高設(shè)備的使用壽命和性能。








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