定制JDSU益平坦滤波器GFF
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安科瑞有源电力滤波器在通信行业中的应用 安科瑞鲍静君
摘要:随着通信行业的迅猛发展,大量使用UPS、开关电源及变频设备等非线性负载,在使用过程中会产生大量的谐波电流,给配电系统带来严重的污染,不仅会影响配电系统安全运行,还会引起其他设备的不稳定,为此,安科瑞有源电力滤波器为通信行业电能治理,为电力系统保驾。
1、通信行业谐波源分析
(1)UPS不间断电源
目前移动通信机房大量使用的UPS多为三相全控桥6脉冲可控硅整流方式,单套容量大,其谐波电流畸变率大25%~35%之间,主要谐波为5、7、11、13次谐波。
(2)开关电源
开关电源是移动通信机房应用多的设备,其特点是单元容量比较小,输入端采用整流电路,致使电流波形产生畸变,其谐波电流畸变率大30%~60%之间,不同的开关电源谐波含量差别比较大。
(3)计算机设备
电路中的开关器件及感性负载工作于高频开关状态而产生脉冲,计算机设备产生谐波以3次、5次和7次为主。
2、通信行业的电能质量问题及危害
移动通信设备对电能质量要求,移动通信机房作为移动公司的核心区域,配电系统和用电设备安全可靠运行,一旦发生电气事故造成停电或设备故障造成停机,造成的经济损失和社会影响很难估量。
非线性设备在使用过程中会产生大量的谐波,导致电压、电流波形发生畸变,严重影响机房供电安全,诸如电缆发热、备用柴油发电机组无常投切、IT设备寿命降低、控制设备工作异常、保护开关误动作、无功补偿装置不能正常投切等。
3. 通信行业谐波治理解决方案
针对于以上通信行业谐波污染情况,经测试及分析,建议加装有源电力滤波器,经过实际应用效果证实其性能,避免由谐波给数据机房带来的严重影响,供电系统稳定性、安全性。
3.1 ANAPF有源电力滤波器在数据机房的应用
3.1.1 项目背景
常熟智慧城市是一个市民卡信息中心,其中包括大型数据机房,对电能质量要求非常高;为了提高供电可靠度,采用大量的UPS作为设备电源,机房内还包含空调设备、照明设备等。此类电力电子设备皆属于非线性负载,在使用过程中会产生大量谐波并注入系统中,主要以5次、7次为主;如果不进行谐波治理,对电网造成严重的污染,也影响机房中其他敏感设备,比如导致通信数据错误,甚至瘫痪、中断,降低了配电系统的安全性、可靠性。
3.1.2治理方案
根据以往测量经验进行谐波分析与估算,谐波主要由UPS和一些非线性直流电源产生,供电系统由2台800kVA变压器及其一台800kW发电机组成,采用集中治理方案,在每台变压器下加装300A有源电力滤波器,型号为 ANAPF300-380/BGL,来自动跟踪补偿负载产生的谐波电流,整个系统安全可靠运行。
3.1.3治理效果
图3-1治理前电流波形和各次谐波柱状图
图3-2治理后电流波形和各次谐波柱状图
由上图可以看出,治理前,N线电流较大,3次、5次、7次等谐波频次含量较大;治理后,N线电流明显降低、各次谐波电流得到有效抑制,提高了供电系统的稳定性,消除了谐波对通信系统影响的危害,收到了良好的运行效果。
3.1.4安装现场
3.2安科瑞有源电力滤波器介绍
3.2.1 基本原理
ANAPF系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中,能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。其原理为:ANAPF系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流,经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量,产生谐波电流指令,通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流,并注入电力系统中,从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。
图3-3 ANAPF有源电力滤波器原理图
3.2.2主要技术参数
3.2.3 产品特点
● DSP+FPGA全数字控制方式,具有极快的响应时间,的主电路拓扑和控制算法,精度更高、运行更稳定;
● 一机多能,既可补谐波,又可兼补无功,可对2~51次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿;
● 具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能;
● 模块化设计,体积小,安装便利,方便扩容,可满足不同工况的需求;
● 受电网阻抗的影响不大,没有与电网阻抗发生谐振隐患;
● 输出端加装滤波装置,降低高频纹波对电力系统的影响;
● 拥有自主技术。
4、结论
本文分析了通信行业中谐波存在源、谐波特性以及危害,介绍了ANAPF低压有源滤波器的特点以及技术参数,并通过某城市数据机房的应用案例,对析了有源滤波器投入前后的谐波治理,可以满足通信行业需求,为其电力系统保驾,提升电能质量,改善用电环境,提高设备的使用寿命和性能。
谐波的危害
1、谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热,甚至引起火灾。
2、谐波会影响电气设备的正常工作,使电机产生机械振动和噪声等;使变压器局部严重过热;使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,以致损坏。
3、引起电网谐振,使得谐波电流放大几倍甚至数十倍,会对系统,特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁,经常使电容器和电抗器烧毁。
4、谐波会导致继电保护,特别是微机综合保护器与自动装置误动作,造成不必要的供电中断和生产损失。谐波还会使电气测量仪表计量不准确,产生计量误差,给用电管理部门或电力用户带来经济损失。
5、临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰,轻则产生噪声、降低通信质量、计算机无常工作,重则导致信息丢失,使工控系统崩溃。
有源电力滤波器产品效益
1、使谐波指标满足国家标准,避免供电部门罚款或中断供电;
2、降低变压器损耗;
3、减少谐波污染,降低谐波对自动控制装置、电能计量装置、继电保护装置的干扰,供配电系统安全稳定运行;
4、避免谐波过电压和谐波过电流对电气设备的危害,延长设备使用寿命;
5、节能降耗,提高功率因数,节约电费,避免罚款。
有源滤波器工作原理
基本原理:从补偿对象中检测出谐波电流的频谱和幅值,由补偿装置产生一个与该谐波电流等幅、反相的补偿电流, 以抵消原系统中谐波源所产生的谐波,从而使电网电流只含有基波分量。其核心部分是谐波电流发生器与数字控制系统,其工作靠数字信号处理(DSP)技术控制快速绝缘双极晶体管(IGBT)来完成。
步:测量谐波源侧谐波电流
第二步:向电网注入反相等幅谐波电流
第三步:谐波电流被抵消,电源只提供基波电流