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有源滤波器
更新时间:2023-08-15   点击次数:280次



  • 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,为电力系统保驾护航。


  • 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都在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最多的设备,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都在30%~60%之间,不同品牌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,必须保证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负面影响很难估量。

  • 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法正常投切、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,经专业测试及分析,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,保证供电系统稳定性、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,保证整个系统安全可靠运行。

  • 3.1.3治理效果

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  • 图3-1治理前电流波形和各次谐波柱状图


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  • 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

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  • 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。

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  • 图3-3 ANAPF有源电力滤波器原理图


  • 3.2.2主要技术参数

  • APF

  • 立柜式

  • 抽屉式

  • 壁挂式

  • 额定输出电流

  • 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

  • 进出线方式

  • 上进上出或

  • 下进下出

  • 后进后出

  • 上进上出

  • 接线方式

  • 三相三线或三相四线

  • 接入电压

  • 380V ±15%

  • 接入频率

  • 50Hz ±2%

  • 响应时间

  • 开关频率

  • 10kHz~20kHz

  • 功能设置

  • 只补偿谐波、只补偿无功、既补偿谐波又补偿无功

  • 谐波补偿次数

  • 2-51次(全部补偿或次数补偿)

  • 损耗

  • ≤2%,效率≥98%

  • 总谐波补偿率

  • ≥90%

  • 保护类型

  • 直流过压保护、IGBT过流保护、装置过温保护(需重新修正)

  • 冷却方式

  • 强制风冷

  • 噪音

  • ≤65dB

  • 工作环境温度

  • -10℃~+45℃(环境温度超过工作温度范围降容使用)

  • 工作环境湿度

  • <85%RH 不凝结

  • 安装场合

  • 室内安装

  • 海拔高度

  • ≤1000m(更高海拔需降容使用)

  • 防护等级

  • IP20

  • 智能通信接口

  • 外加模块

  • 远程监控

  • 可选


  • 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,先进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;


  • 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,对比分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,为其电力系统保驾护航,提升电能质量,改善用电环境,提高设备的使用寿命和性能。




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