恒电动态

有源滤波器在机场助航灯光系统中的谐波治理
2020-12-21 10:27:00  关注:149次  来源:恒电电气 



机场助航灯光系统是目视助航设施中一个非常重要的组成部分,它通过高(中)光强不同颜色的灯光系列,勾勒出一个机场的跑道、滑行道及进近区域的主要特征,在夜间或能见度不好的情况下提供飞机驾驶员一个明确的目视信息。助航灯光系统的供电等级属于一级负荷中的特别重要负荷,关系到飞机的安全运行,通常在跑道附近的安全区域内设置一座或两座灯光变电站,专供灯光及导航设备用电。各种类型的助航灯具设置在跑道和滑行道上或道肩上,属于场外灯具,供电线路较长,国际民航组织推荐使用串联的供电方式,为保证在串联电路供电的情况下,有个别灯具故障而不至于造成整个回路中所有灯具都不亮,每个灯具前必须设置隔离变压器。同时,灯光系统要求采用三至五级的调光,其调光器以可控硅为主。因此,在灯光系统的实际运行过程中,会产生大量的谐波。


1 谐波的危害



随着科技的进步,技术的发展,节能和自动化设备的应用越来越广,容量也日益扩大,虽然这些设备能起到很大一部分节能降耗的作用,但是其产生的谐波对电网的污染,以及电磁干扰等,可能会进一步影响系统中的其他用电设备,也带来了危害。



供电系统谐波的定义是:对周期性交流量进行傅立叶级数分解,得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1) 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波,称为非谐波(Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种干扰量,使电网受到“污染”。向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。



电网中的谐波污染日益严重,给电力系统和各类用电设备带来危害,谐波会增加电气设备的热损耗,如对变压器来说,铁芯产生热损耗,尤其是涡流损耗大,在变压器绕组中有谐波电流,在铁芯中感应磁通,产生铁损。谐波还会干扰电子设备,使信息发生失真,可对信息系统产生频率藕合干扰。谐波电流在高压架空线路上的流动除增加线路损耗外,还将对相邻的通讯线路产生干扰影响。谐波轻则增加能耗,缩短设备寿命,影响系统的运行效率,重则损坏设备,造成用电事故,甚至危害电力系统的安全运行。因此,消除谐波污染,把谐波含量控制在允许范围内是非常有必要的。


2. 谐波治理方案的选择



由于变压器下主要负载可控硅调光器为典型的非线性谐波源,该装置在调光过程中造成大量的谐波污染,同时电流也严重滞后于电压,功率因数非常低;其次,调光器要求采用两相供电方式(AB相、BC相、CA相),这将导致严重的三相不平衡,在快速频繁的电容柜投切过程中导致电压、电流波动和大量的无功功率冲击,同时对系统谐波有明显的放大作用,进一步影响供配电系统的安全可靠性,对整个助航灯光系统的运行存在安全隐患。因此,采用谐波治理装置提高系统的安全稳定性,通过治理消除系统谐波,同时提高功率因数和改善系统三相不平衡等主要电能质量问题已迫切需要。



合理设计和选择滤波器,并正确地安装和使用滤波器,是抑制谐波干扰的重要环节。


有源电力滤波器(APF)



工作原理:有源滤波器是由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备,检测负载侧的谐波电流后,利用瞬时提取的无功成分和谐波成分作为参考值,主动提供与之相对应的反向补偿电流,补偿后系统剩下的基波有功电流几乎为纯正弦波,其行为模式为主动式电流源输出。


有源电力滤波器长图4_01.gif" />


特点:实时产生幅值相等、相位相反的谐波电流抵消需要治理的谐波。可实时动态滤波各次谐波,不受负载变化影响,理论滤波率大于97%。


有源电力滤波器长图4_03.gif" />

谐波治理方案



有源电力滤波器以并联方式接入电网,通过实时检测负载的谐波和无功分量,采用PWM变流技术,从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统,从而实现谐波治理和无功补偿。



动态有源滤波器可实时动态过滤各次谐波,不受负载变化影响,可以在谐波源处安装,也可以在变电站集中治理,安装方便,能耗小,效率高,并具备无功补偿和三相平衡功能,大大改善了功率因数。




山东恒电电气股份有限公司 版权所有 鲁ICP备19046611号