淺析空管臺站配電系統諧波治理

陳會梓

【摘 要】論文對空管臺站供電中存在的諧波干擾進行描述，對諧波濾波器抑制效果進行分析，并結合濾波器性能、應用案例、計算方法指出諧波濾波器在空管臺站供電系統中對諧波干擾抑制的效果，對空管機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.

【關鍵詞】空管臺站;供電系統;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】TM561? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）10-0153-02

1 引言

空管臺站諸如塔臺、綜合業務樓、管制中心等大型空管臺站含有大量非線性負載，如各種開關電源、整流器、6脈沖三相UPS、變頻空調，其電力電子裝置的開關動作向電力系統注入了較多的諧波成分，導致交流系統的電壓電流失真，形成了供電系統的污染。電力品質的下降嚴重影響了臺站供電設備的正常運行，而抑制諧波干擾可以提高UPS供電系統運行質量。

2 電源側濾波器性能分析及應用

根據臺站供電容量較大的臺站，諸如航管樓、綜合業務樓、管制中心等，可以在低壓配電系統安裝電源側諧波濾波器，治理低壓配電系統以及UPS輸入產生的諧波干擾，同時避免電網對臺站的諧波干擾[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，采集諧波電流參數并進行計算，并和濾波器補償電流比較，得到差值作為實時補償信號輸出到驅動電路，觸發IGBT逆變器將補償諧波電流注入電網中，實現濾除諧波的功能。根據諧波量動態變化輸出補償電流。同時高性能濾波器可以過濾零線中的諧波，響應時間小于50μs，對階躍變化的諧波完成補償時間小于5ms。并且自動適應諧波情況，自動濾除，實現智能化治理諧波;具備過流、過熱、速斷保護，避免由于濾波器故障影響到低壓配電系統運行;自動限制在100%額定容量輸出，避免發生濾波器過載。當濾波器輸入斷路器合閘后，濾波器應首先對內部直流母線電容器充電，防止對電容器的沖擊。直流電容主要是為濾波器內部IGBT和電抗器提供電能，同時為內部的控制PCB和電路提供電源。

電源側諧波電流計算：低壓配電系統諧波電流計算公式，可滿足工程設計要求：

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——負荷率（亦即計算負荷占變壓器額定容量的比例，通常在0.5～0.7）;K2——補償系數（通常在0.5～2.0）。

K2選取值1.2～1.5 中等干擾項目，指電子計算機、變頻空調、變頻電梯、電子節能燈、UPS/EPS、可控硅調光設備等非線性負荷普遍使用的建筑如數據中心等;1.5～1.8 中等偏多干擾的項目，如周邊有較多變頻器、電焊機、整流裝置或中頻爐/電弧爐的工廠企業。如果空管臺站設立在一些供電條件較差，電網受諧波干擾嚴重的地區如存在很多工廠企業向電網注入較大諧波的地區，就需要安裝電源側濾波器[2]。但這種情況需要在建設臺站前予以考慮，并在事后進行測試，并選擇相應容量的濾波器。

按式（1）計算出電源側諧波電流，按照此電流值選取相應的濾波器規格。

如：S變變壓器額定容量為2000kVA，負荷率為0.6，補償系數K2取1.5。

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

3 負載側濾波器性能分析及應用

針對負載側產生的諧波電流，可以采用負載側的諧波濾波器，如HPD1000和HPD99。HPD1000可以濾除負載側2KHz～10MHz頻率的諧波干擾，消除負載設備產生的隨機高次諧波和高頻噪聲的干擾。HPD99適用于小功率設備端的諧波電流消除。HPD1000和HPD99濾波器是通過開關并聯與電路中，能夠跟蹤電源波形，改善諧波影響而產生畸變的電源波形，將諧波消除與發生源[3]。其中HPD1000可以安裝于UPS輸出配電柜的進線側，適用于380V TN-S/TN-C電源系統，HPD99可以安裝于單相或三相小功率設備開關出線側。該兩型提供了導航臺、甚高頻臺站等供電容量較小的以及UPS輸出配電系統的諧波解決方案。在實際運用中，對于單相設備可以應用HPD99單相濾波器。

4 結語

在電源側以及負載側安裝諧波濾波器對諧波干擾有較明顯的抑制作用，因此，針對安裝有大量計算機設備、存儲設備、甚高頻內話設備、傳輸設備的空管綜合性設備機房，為有效遏制諧波干擾對空管設備以及電源側低壓配電系統運行帶來的影響，有必要安裝諧波濾波器，提升空管臺站供電系統的穩定性和可靠性。

【參考文獻】

【1】谷佳琪，李超，王洪娟.典型諧波分析與治理措施[J].節能，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.電力系統諧波分析[J].通信電源技術，2017，34（05）：216+218.