機場助航燈光系統(tǒng)的諧波處理分析

楊鋒濤

（寧夏機場有限公司，寧夏回族自治區(qū) 銀川 750000）

機場助航燈光系統(tǒng)是目視助航設(shè)施中一個非常重要的組成部分，它通過不同光級下燈具發(fā)出光的顏色，勾勒出一個機場的跑道、滑行道及進近區(qū)域的主要特征，在夜間或能見度較差的情況下提供飛機駕駛員一個明確的目視信息。助航燈光系統(tǒng)的供電等級屬于一級重要負荷，供電安全關(guān)系到飛機的安全運行，通常在跑道附近或端頭的安全區(qū)域內(nèi)設(shè)置一座或兩座燈光變電站，專供燈光及導(dǎo)航設(shè)備用電。各種類型的助航燈具設(shè)置在跑道和滑行道上或道肩上，屬于場外燈具，外場燈光回路供電線路較長，國際民航組織推薦使用串聯(lián)的供電方式，為保證在串聯(lián)電路供電正常，每個燈具都安裝有隔離變壓器，當個別燈具故障而不至于造成整個回路燈具不亮。同時，燈光系統(tǒng)要求采用一至五級的調(diào)光，目前國內(nèi)大部分機場主要還是使用可控硅調(diào)光器為主要設(shè)備。因此，在燈光系統(tǒng)的實際運行過程中，會產(chǎn)生大量的諧波。

一、諧波的危害

隨著科技的進步，技術(shù)的發(fā)展，節(jié)能和自動化設(shè)備的應(yīng)用越來越廣，容量也日益擴大，雖然這些設(shè)備能起到很大一部分節(jié)能降耗的作用，但是其產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)的污染，以及電磁干擾等，可能會進一步影響系統(tǒng)中的其他用電設(shè)備，也帶來了危害。供電系統(tǒng)諧波的定義是：對周期性交流量進行傅里葉級數(shù)分解，得到頻率為基波頻率大于1 整數(shù)倍的分量。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1) 稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波(Non-harmonics) 或分數(shù)諧波。諧波實際上是一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備稱為諧波源。

電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴重，給電力系統(tǒng)和各類用電設(shè)備帶來危害，諧波會增加電氣設(shè)備的熱損耗，如對變壓器來說，鐵心產(chǎn)生熱損耗，尤其是渦流損耗大，在變壓器繞組中有諧波電流，在鐵心中感應(yīng)磁通，產(chǎn)生鐵損。諧波還會干擾電子設(shè)備，使信息發(fā)生失真，可對信息系統(tǒng)產(chǎn)生頻率耦合干擾。因此，消除諧波污染，把諧波含量控制在允許范圍內(nèi)是非常有必要的。

二、機場助航燈光系統(tǒng)諧波分析

機場助航燈光主要是在夜間或能見度較差的情況下，為飛機駕駛員提供視覺引導(dǎo)。機場助航燈光系統(tǒng)負荷等級屬于一級(特)，直接關(guān)系到飛機運行的安全性，往往要在跑道兩側(cè)或端頭的安全區(qū)域設(shè)一座或兩座燈光變電站，專門負責(zé)燈光、導(dǎo)航設(shè)備的供電。根據(jù)國際民航組織(ICAO)要求，助航燈具供電回路宜采用串聯(lián)方式，同時需設(shè)置恒流調(diào)光器(CCR)進行調(diào)光。恒流調(diào)光器可分為以下幾種：磁放大器式；鐵磁諧振式；可控硅式；正弦波調(diào)光器。早期我國機場主要采用磁放大器式、鐵磁諧振式恒流調(diào)光器，但是其均具有體積大、控制難度大的缺點。后來可控硅式恒流調(diào)光器得到了廣泛的應(yīng)用，其缺陷主要表現(xiàn)在諧波量相對較大，諧波危害輕則導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加，重則直接影響到設(shè)備使用安全，出現(xiàn)安全事故。

三、機場助航燈光系統(tǒng)中諧波治理

（一）機場助航燈光電站諧波治理應(yīng)用

自機場建立應(yīng)用以來，對于機場的諧波處理問題研究不夠深入，這也使機場對諧波電流造成的影響問題不能及時發(fā)現(xiàn)，使一些機場因為諧波的影響造成變壓器出現(xiàn)故障，使繞組對地擊穿。這種現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，機場將諧波的影響重視起來。隨著機場的不斷建設(shè)，對燈光站負荷加大，使機場發(fā)電機組出現(xiàn)帶載能力不足情況，當進行機場助航燈光調(diào)解時，發(fā)電機組不能持續(xù)供應(yīng)所需要的電力，使整體處于失調(diào)狀態(tài)。這也使大量諧波影響加劇，使機組出現(xiàn)振動，最終導(dǎo)致調(diào)光器出現(xiàn)故障。這是大量的諧波出現(xiàn)，使諧波影響油機供電，造成整體的功率低下，油機使用受到限制，使輸送功率發(fā)生嚴重不足現(xiàn)象。

（二）節(jié)點位置更改

在進行機場后期施工管理時，要加大對機場施工現(xiàn)場的低壓配電柜。在節(jié)點的位置上進行適當改動。對電容柜的CT 檢查點上端安裝濾波柜。將諧波電流注入其中，降低對電容柜顯示數(shù)據(jù)的影響。另外，對電容柜進行數(shù)據(jù)的采樣，根據(jù)機場助航燈光電力系統(tǒng)，在進行諧波處理前，柴油發(fā)電機組并沒有投入到實際使用中。這也使整體的功率因數(shù)較為低下。若想更好地在節(jié)點位置上對波柜進行補償，那么也可以在實際使用中利用其它手段來避免該問題存在。

（三）諧波治理效果評估

經(jīng)過一定的時間的治理，諧波電流的畸率產(chǎn)生很大變化。根據(jù)治理所反饋回來的數(shù)據(jù)。經(jīng)過濾波器處理后，電流畸形出現(xiàn)的情況得到有效的控制。對于諧波的濾除效果良好。使產(chǎn)生的諧波95%被過濾去除。整體設(shè)備的功率得到明顯的改善。使用電設(shè)備整體使用率被逐漸提升。用電的效率得到有效的提升，也是變壓器、發(fā)電機的供電容量得到了提高，解決了系統(tǒng)中的發(fā)電機過大負荷問題，使機場的燈光站諧波的問題得到治理，達到了預(yù)期工作效果。