安科瑞有源电力滤波器在通信行业中的应用

时间：2020-12-24作者：江苏安科瑞电器制造有限公司浏览：64

安科瑞 高佳乐

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较多的设备，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高，移动通信机房作为移动公司的核心区域，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*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**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，具有较快的响应时间，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；

●  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**，提升电能质量，用电环境，提高设备的使用寿命和性能。








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