淺析空管臺(tái)站配電系統(tǒng)諧波治理

陳會(huì)梓

【摘 要】論文對(duì)空管臺(tái)站供電中存在的諧波干擾進(jìn)行描述，對(duì)諧波濾波器抑制效果進(jìn)行分析，并結(jié)合濾波器性能、應(yīng)用案例、計(jì)算方法指出諧波濾波器在空管臺(tái)站供電系統(tǒng)中對(duì)諧波干擾抑制的效果，對(duì)空管機(jī)房供電的配置提供了參考性建議。

【Abstract】This paper describes the harmonic interference existing in the power supply of air traffic control stations， analyzes the suppression effect of harmonic filter， and points out the effect of harmonic filter on harmonic interference suppression in the power supply system of air traffic control stations by combining the filter performance and application cases and computing method， provides some suggestions on the configuration of power supply in air traffic control machine room.

【關(guān)鍵詞】空管臺(tái)站;供電系統(tǒng);諧波干擾;諧波濾波器;干擾抑制

【Keywords】 air traffic control station; power supply system; harmonic interference; harmonic filter; interference suppression

【中圖分類號(hào)】TM561? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）10-0153-02

1 引言

空管臺(tái)站諸如塔臺(tái)、綜合業(yè)務(wù)樓、管制中心等大型空管臺(tái)站含有大量非線性負(fù)載，如各種開(kāi)關(guān)電源、整流器、6脈沖三相UPS、變頻空調(diào)，其電力電子裝置的開(kāi)關(guān)動(dòng)作向電力系統(tǒng)注入了較多的諧波成分，導(dǎo)致交流系統(tǒng)的電壓電流失真，形成了供電系統(tǒng)的污染。電力品質(zhì)的下降嚴(yán)重影響了臺(tái)站供電設(shè)備的正常運(yùn)行，而抑制諧波干擾可以提高UPS供電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

2 電源側(cè)濾波器性能分析及應(yīng)用

根據(jù)臺(tái)站供電容量較大的臺(tái)站，諸如航管樓、綜合業(yè)務(wù)樓、管制中心等，可以在低壓配電系統(tǒng)安裝電源側(cè)諧波濾波器，治理低壓配電系統(tǒng)以及UPS輸入產(chǎn)生的諧波干擾，同時(shí)避免電網(wǎng)對(duì)臺(tái)站的諧波干擾[1]。如有源濾波器ELECON-HPD2000，配置高精度適用于諧波采集的電流互感器，采集諧波電流參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算，并和濾波器補(bǔ)償電流比較，得到差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路，觸發(fā)IGBT逆變器將補(bǔ)償諧波電流注入電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。根據(jù)諧波量動(dòng)態(tài)變化輸出補(bǔ)償電流。同時(shí)高性能濾波器可以過(guò)濾零線中的諧波，響應(yīng)時(shí)間小于50μs，對(duì)階躍變化的諧波完成補(bǔ)償時(shí)間小于5ms。并且自動(dòng)適應(yīng)諧波情況，自動(dòng)濾除，實(shí)現(xiàn)智能化治理諧波;具備過(guò)流、過(guò)熱、速斷保護(hù)，避免由于濾波器故障影響到低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行;自動(dòng)限制在100%額定容量輸出，避免發(fā)生濾波器過(guò)載。當(dāng)濾波器輸入斷路器合閘后，濾波器應(yīng)首先對(duì)內(nèi)部直流母線電容器充電，防止對(duì)電容器的沖擊。直流電容主要是為濾波器內(nèi)部IGBT和電抗器提供電能，同時(shí)為內(nèi)部的控制PCB和電路提供電源。

電源側(cè)諧波電流計(jì)算：低壓配電系統(tǒng)諧波電流計(jì)算公式，可滿足工程設(shè)計(jì)要求：

ITHD=S變×15%×K1×K2? （1）

式中：ITHD——諧波電流（單位A）;S變——變壓器額定容量（單位：kVA）;K1——負(fù)荷率（亦即計(jì)算負(fù)荷占變壓器額定容量的比例，通常在0.5～0.7）;K2——補(bǔ)償系數(shù)（通常在0.5～2.0）。

K2選取值1.2～1.5 中等干擾項(xiàng)目，指電子計(jì)算機(jī)、變頻空調(diào)、變頻電梯、電子節(jié)能燈、UPS/EPS、可控硅調(diào)光設(shè)備等非線性負(fù)荷普遍使用的建筑如數(shù)據(jù)中心等;1.5～1.8 中等偏多干擾的項(xiàng)目，如周邊有較多變頻器、電焊機(jī)、整流裝置或中頻爐/電弧爐的工廠企業(yè)。如果空管臺(tái)站設(shè)立在一些供電條件較差，電網(wǎng)受諧波干擾嚴(yán)重的地區(qū)如存在很多工廠企業(yè)向電網(wǎng)注入較大諧波的地區(qū)，就需要安裝電源側(cè)濾波器[2]。但這種情況需要在建設(shè)臺(tái)站前予以考慮，并在事后進(jìn)行測(cè)試，并選擇相應(yīng)容量的濾波器。

按式（1）計(jì)算出電源側(cè)諧波電流，按照此電流值選取相應(yīng)的濾波器規(guī)格。

如：S變變壓器額定容量為2000kVA，負(fù)荷率為0.6，補(bǔ)償系數(shù)K2取1.5。

則ITHD=2000×15%×0.6×1.5=270A。按就近原則，可以選擇諧波補(bǔ)償電流為300A的諧波器。

3 負(fù)載側(cè)濾波器性能分析及應(yīng)用

針對(duì)負(fù)載側(cè)產(chǎn)生的諧波電流，可以采用負(fù)載側(cè)的諧波濾波器，如HPD1000和HPD99。HPD1000可以濾除負(fù)載側(cè)2KHz～10MHz頻率的諧波干擾，消除負(fù)載設(shè)備產(chǎn)生的隨機(jī)高次諧波和高頻噪聲的干擾。HPD99適用于小功率設(shè)備端的諧波電流消除。HPD1000和HPD99濾波器是通過(guò)開(kāi)關(guān)并聯(lián)與電路中，能夠跟蹤電源波形，改善諧波影響而產(chǎn)生畸變的電源波形，將諧波消除與發(fā)生源[3]。其中HPD1000可以安裝于UPS輸出配電柜的進(jìn)線側(cè)，適用于380V TN-S/TN-C電源系統(tǒng)，HPD99可以安裝于單相或三相小功率設(shè)備開(kāi)關(guān)出線側(cè)。該兩型提供了導(dǎo)航臺(tái)、甚高頻臺(tái)站等供電容量較小的以及UPS輸出配電系統(tǒng)的諧波解決方案。在實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)于單相設(shè)備可以應(yīng)用HPD99單相濾波器。

4 結(jié)語(yǔ)

在電源側(cè)以及負(fù)載側(cè)安裝諧波濾波器對(duì)諧波干擾有較明顯的抑制作用，因此，針對(duì)安裝有大量計(jì)算機(jī)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、甚高頻內(nèi)話設(shè)備、傳輸設(shè)備的空管綜合性設(shè)備機(jī)房，為有效遏制諧波干擾對(duì)空管設(shè)備以及電源側(cè)低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)的影響，有必要安裝諧波濾波器，提升空管臺(tái)站供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

【參考文獻(xiàn)】

【1】谷佳琪，李超，王洪娟.典型諧波分析與治理措施[J].節(jié)能，2015，34（07）：47-49.

【2】程海.諧波的危害及治理[J].山西建筑，2010，36（36）：179-180.

【3】王東冬，蘇威.電力系統(tǒng)諧波分析[J].通信電源技術(shù)，2017，34（05）：216+218.