浅析空管台站配电系统谐波治理

陈会梓

（民航华东空管局技术保障中心浦东动力设备室，上海200335）

1 引言

空管台站诸如塔台、综合业务楼、管制中心等大型空管台站含有大量非线性负载，如各种开关电源、整流器、6 脉冲三相UPS、变频空调，其电力电子装置的开关动作向电力系统注入了较多的谐波成分，导致交流系统的电压电流失真，形成了供电系统的污染。电力品质的下降严重影响了台站供电设备的正常运行，而抑制谐波干扰可以提高UPS 供电系统运行质量。

2 电源侧滤波器性能分析及应用

根据台站供电容量较大的台站，诸如航管楼、综合业务楼、管制中心等，可以在低压配电系统安装电源侧谐波滤波器，治理低压配电系统以及UPS 输入产生的谐波干扰，同时避免电网对台站的谐波干扰[1]。如有源滤波器ELECON-HPD2000，配置高精度适用于谐波采集的电流互感器，采集谐波电流参数并进行计算，并和滤波器补偿电流比较，得到差值作为实时补偿信号输出到驱动电路，触发IGBT 逆变器将补偿谐波电流注入电网中，实现滤除谐波的功能。根据谐波量动态变化输出补偿电流。同时高性能滤波器可以过滤零线中的谐波，响应时间小于50μs，对阶跃变化的谐波完成补偿时间小于5ms。并且自动适应谐波情况，自动滤除，实现智能化治理谐波；具备过流、过热、速断保护，避免由于滤波器故障影响到低压配电系统运行；自动限制在100%额定容量输出，避免发生滤波器过载。当滤波器输入断路器合闸后，滤波器应首先对内部直流母线电容器充电，防止对电容器的冲击。直流电容主要是为滤波器内部IGBT 和电抗器提供电能，同时为内部的控制PCB 和电路提供电源。

电源侧谐波电流计算：低压配电系统谐波电流计算公式，可满足工程设计要求：

式中：ITHD——谐波电流（单位A）；S变——变压器额定容量（单位：kVA）；K1——负荷率（亦即计算负荷占变压器额定容量的比例，通常在0.5～0.7）；K2——补偿系数（通常在0.5～2.0）。

K2选取值1.2～1.5 中等干扰项目，指电子计算机、变频空调、变频电梯、电子节能灯、UPS/EPS、可控硅调光设备等非线性负荷普遍使用的建筑如数据中心等；1.5～1.8 中等偏多干扰的项目，如周边有较多变频器、电焊机、整流装置或中频炉/电弧炉的工厂企业。如果空管台站设立在一些供电条件较差，电网受谐波干扰严重的地区如存在很多工厂企业向电网注入较大谐波的地区，就需要安装电源侧滤波器[2]。但这种情况需要在建设台站前予以考虑，并在事后进行测试，并选择相应容量的滤波器。

按式（1）计算出电源侧谐波电流，按照此电流值选取相应的滤波器规格。

如：S变变压器额定容量为2000kVA，负荷率为0.6，补偿系数K2取1.5。

则ITHD=2000×15%×0.6×1.5=270A。按就近原则，可以选择谐波补偿电流为300A 的谐波器。

3 负载侧滤波器性能分析及应用

针对负载侧产生的谐波电流，可以采用负载侧的谐波滤波器，如HPD1000 和HPD99。HPD1000 可以滤除负载侧2KHz～10MHz 频率的谐波干扰，消除负载设备产生的随机高次谐波和高频噪声的干扰。HPD99 适用于小功率设备端的谐波电流消除。HPD1000 和HPD99 滤波器是通过开关并联与电路中，能够跟踪电源波形，改善谐波影响而产生畸变的电源波形，将谐波消除与发生源[3]。其中HPD1000 可以安装于UPS 输出配电柜的进线侧，适用于380V TN-S/TN-C 电源系统，HPD99 可以安装于单相或三相小功率设备开关出线侧。该两型提供了导航台、甚高频台站等供电容量较小的以及UPS 输出配电系统的谐波解决方案。在实际运用中，对于单相设备可以应用HPD99 单相滤波器。

4 结语

在电源侧以及负载侧安装谐波滤波器对谐波干扰有较明显的抑制作用，因此，针对安装有大量计算机设备、存储设备、甚高频内话设备、传输设备的空管综合性设备机房，为有效遏制谐波干扰对空管设备以及电源侧低压配电系统运行带来的影响，有必要安装谐波滤波器，提升空管台站供电系统的稳定性和可靠性。