通信機(jī)樓的低壓系統(tǒng)諧波治理

1、<p>　　通信機(jī)樓的低壓系統(tǒng)諧波治理</p><p>　　摘要：本文根據(jù)作者多年工作經(jīng)驗(yàn)，以某機(jī)樓出現(xiàn)的柴油發(fā)電機(jī)供電時(shí)出現(xiàn)的故障，結(jié)合實(shí)例分析，簡要闡述自己的見解，僅供同行參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：通信機(jī)樓 ，低壓系統(tǒng)，諧波治理 </p><p>　　Abstract: in this paper, according to the aut

2、hor years work experience, to a machine building of diesel generator power in the fault occurred when, combined with the analysis, this paper briefly describes their opinions, only for reference to fellow. </p>&l

3、t;p>　　Keywords: communication machine building, low pressure system, the harmonic management </p><p>　　中圖分類號(hào)：TM4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　由于某通信運(yùn)營商在廣州某機(jī)樓出現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)供電給低壓系統(tǒng)負(fù)載時(shí)末端UPS系統(tǒng)輕微性故障，表現(xiàn)為UPS有時(shí)無法

4、與柴油發(fā)電機(jī)電源同步以致系統(tǒng)轉(zhuǎn)為旁路的故障，經(jīng)分析測試為系統(tǒng)內(nèi)諧波產(chǎn)生的影響，該機(jī)樓馬上要增加新的設(shè)備負(fù)荷，為了保障設(shè)備的可靠運(yùn)行，需要先行對(duì)該機(jī)樓的低壓系統(tǒng)進(jìn)行諧波治理。 </p><p>　　機(jī)樓低壓配電系統(tǒng)現(xiàn)安裝有1臺(tái)1600kVA變壓器，1套低壓配電設(shè)備，1臺(tái)800kW柴油發(fā)電機(jī)組。低壓配電設(shè)備現(xiàn)包括1臺(tái)380V/3200A市電進(jìn)線柜、1臺(tái)380V/2000A市電．油機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換柜、2臺(tái)容量180kVAR的

5、無功功率補(bǔ)償柜和7臺(tái)負(fù)荷柜。 </p><p>　　在低壓系統(tǒng)的市電.油機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)后端，分別對(duì)在市電及油機(jī)供電狀態(tài)的交流電流、功率因數(shù)、諧波失真進(jìn)行了測量，數(shù)據(jù)如下: </p><p><b>　?。须姽╇姞顟B(tài)： </b></p><p>　　市電輸入柜總電流453A；功率因數(shù)0.98。 </p><p>　　市電.油

6、機(jī)轉(zhuǎn)換柜總電流：500A；功率因數(shù)：0.86；基波電流：486A；電壓諧波失真：2.1?；電流諧波失真：12.4?。 </p><p>　　下圖為市電供電情況下市電.油機(jī)轉(zhuǎn)換柜后端的電壓畸變圖和電流畸變圖 </p><p><b>　?。蜋C(jī)供電狀態(tài)： </b></p><p>　　基波電流：486A；電壓諧波失真：5.3?；電流諧波失真：9.

7、8?。 </p><p>　　下圖為油機(jī)供電情況下市電.油機(jī)轉(zhuǎn)換柜后端的電壓畸變圖和電流畸變圖 </p><p>　　下圖分別為市電和油機(jī)供電狀態(tài)下的諧波頻譜圖 </p><p>　　從以上數(shù)據(jù)可以看出，諧波以5次、7次為主，應(yīng)主要由可控硅或IGBT器件產(chǎn)生；3次諧波三相間極不平衡，應(yīng)主要由單相用電設(shè)備產(chǎn)生。在市電供電狀態(tài)下電壓諧波失真未超出《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》

8、許可的范圍，但電流諧波失真較大，電流波形畸變較嚴(yán)重。在油機(jī)供電狀態(tài)下由于油機(jī)和輸出線路的阻抗較大,電壓諧波失真較為嚴(yán)重，可能會(huì)危及設(shè)備的安全運(yùn)行。 </p><p>　　電力系統(tǒng)中諧波的危害是多方面的，對(duì)于低壓系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面： </p><p>　?。?）對(duì)電力電容器的危害－當(dāng)電網(wǎng)存在諧波時(shí)，投入電容器后其端電壓增大，通過電容器的電流增加得更大，使電容器損耗功率增加，使電容器異常發(fā)

9、熱，在電場和溫度的作用下絕緣介質(zhì)會(huì)加速老化。在諧波嚴(yán)重的情況下，還會(huì)使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。 </p><p>　　（2）對(duì)電力變壓器的危害－諧波使變壓器的銅耗增大，諧波還使變壓器的鐵耗增大。由于以上兩方面的損耗增加，因此要減少變壓器的實(shí)際使用容量。除此之外，諧波還導(dǎo)致變壓器噪聲增大，有時(shí)還發(fā)出金屬聲。 </p><p>　?。?）對(duì)電力電纜的危害－由于諧波次數(shù)高頻率上升，再加之電纜導(dǎo)體

10、截面積越大趨膚效應(yīng)越明顯，從而導(dǎo)致導(dǎo)體的交流電阻增大，使得電纜的允許通過電流減小。 </p><p>　?。?）對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害－諧波對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響，主要是增加電動(dòng)機(jī)的附加損耗，降低效率，嚴(yán)重時(shí)使電動(dòng)機(jī)過熱。尤其是負(fù)序諧波在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，形成與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，起制動(dòng)作用，從而減少電動(dòng)機(jī)的出力。 </p><p>　?。?）對(duì)低壓開關(guān)設(shè)備的危害－全電磁型的斷路器；熱磁

11、型的斷路器；電子型的斷路器，都可能因諧波產(chǎn)生誤動(dòng)作。 </p><p>　?。?）對(duì)弱電系統(tǒng)設(shè)備有很強(qiáng)的干擾作用。 </p><p>　　機(jī)樓首層是低壓配電房、空調(diào)主機(jī)室、電池室；二層202室基本空的，203交換機(jī)房用了約30?，直流用電為200A；三層302室基本空的，303傳輸機(jī)房用了約70?，直流用電為370A；四層基本都滿了,直流用電為977A；五層502室基本空的，503室本次要

12、安裝服務(wù)器，需要安裝UPS。 </p><p>　　假定二、三層機(jī)房剩余空間安裝的交換、傳輸設(shè)備平均功耗與現(xiàn)有設(shè)備接近。 </p><p>　　二層機(jī)房現(xiàn)有3套甲品牌的高頻開關(guān)電源，運(yùn)行狀態(tài)為輕載，測得THDi為45～55?波動(dòng)，計(jì)算時(shí)取50?。 </p><p>　　三層機(jī)房現(xiàn)有1套乙品牌的UPS，運(yùn)行狀態(tài)為輕載，測得THDi為7?左右波動(dòng)，計(jì)算時(shí)THDi為7?。

13、 </p><p>　　四層機(jī)房現(xiàn)有6套甲品牌的高頻開關(guān)電源和1套丙品牌的高頻開關(guān)電源，運(yùn)行狀態(tài)為輕載，測得THDi為45～55?，計(jì)算時(shí)取50?。 </p><p>　　五層機(jī)房使用的UPS，假定為兩套雙母線冗余2×120kVA的12脈沖帶11次濾波器的UPS，UPS利用率為70?，在其它機(jī)樓測得同配置相近工況下UPS的THDi為12?，計(jì)算時(shí)THDi為12?。 </p&

14、gt;<p>　　機(jī)樓各樓層及負(fù)荷新增用電及機(jī)樓總用電列表如下： </p><p>　　在用電負(fù)荷接近油機(jī)滿功率800kW時(shí)，市電.油機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)后端的THDU按推算已接近12?，將引起油機(jī)輸出電壓和頻率不穩(wěn)，忽高忽低，輕則引起UPS保護(hù)，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)油機(jī)自我保護(hù)關(guān)機(jī)。 </p><p>　　有源電力濾波器是諧波治理效果較為理想的方案。有源電力濾波器采用模擬邏輯方式消除電網(wǎng)諧波。

15、有源濾波器實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)中由非線性負(fù)載產(chǎn)生的電流波形，分離出諧波部分，將其反相，再通過IGBT逆變器的輸出將反相電流注入到電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。 </p><p>　　下圖為某品牌有源電力濾波器內(nèi)部原理 </p><p>　　從上面負(fù)荷計(jì)算的列表中已得出系統(tǒng)中諧波電流為119.5A，有源電力濾波器實(shí)際應(yīng)用時(shí)輸出效能接近90%，且為了提高有源電力濾波器可靠性，選用三臺(tái)額定補(bǔ)償電流為45A

16、的4L有源電力濾波器并聯(lián)安裝。 </p><p>　　設(shè)備安裝后對(duì)諧波進(jìn)行了新的測量，機(jī)樓低壓系統(tǒng)以5、7次諧波電流為主，并含有一定量的11、13、17次等高次諧波，下圖分別為市電供電情況有源電力濾波器下投入前和投入后的電流電流波形圖和畸變頻譜。電流畸變波形在投入了有源濾波器后明顯平滑，接近正弦波形，而5，7次諧波比例明顯大幅減少，極大的改善了電網(wǎng)質(zhì)量。 </p><p>　　投前電流畸變