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安科瑞有源电力滤波器在通信行业中的应用

(2018-01-18 09:09:19)
标签:

电能管理系统

安科瑞 王志彬 18860990280

 

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极高,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

 

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

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

完全响应时间≤10ms,瞬时响应时间≤100μs

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(全部补偿或指定次数补偿)

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指定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;

●  拥有自主专利技术。

 

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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