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機場無功補償和濾波方案

浏覽次數: 發布日期:2019-07-18 作者: sttelec

       我们大家都知道,随着技术进步和技能的需要,越来越多的变频设备进入机场使用,比较常见的如变频空调、风机、水泵、电梯,LED燈、LED顯示器、計算機負載、調光設備等等,這些都屬于非線性負載,大量非線性負載的使用,會造成負荷的功率因數、諧波等電能質量問題越來越突出。新建大型機場更不例外,運行後的電流總諧波畸變率可能達到30%~45%,對機場安全運行造成不良影響。


如何解決機場無功功率補償和諧波治理?

       要想回答这个问题,我们首先要知道机场的供配电系统的无功特征和谐波特征,了解这些特征有利于我们选择更合适的无功功率补偿和谐波治理方案。


無功特征

       因为机场大量使用架空电缆和长距离埋地电缆(含10 kV和0. 4 kV電纜),電纜的分布電容特性占比較大,在變壓器輕載情況下(大型機場變壓器設計時負載率考慮到互爲備用,一般按60 % ~ 65 % 設計,實際運行負載率一般在30 % ~ 40 % 左右),會出現無功呈容性的狀況。在此狀態下,投入電容器反而雪上加霜,使電壓進一步升高,增加了燒毀設備和線路的風險,在夜間負荷更低、電網電壓較高的情況下,影響會更大。因此航站樓建成後電容櫃基本不投入,實際運行情況也是直接切除、沒有投入電容補償櫃。


諧波特征

       機場航站樓內大量的電梯、空調、登機橋,還有大量由UPS開關電源供電的IT系統等負載,這類負載的主要電路結構爲整流和變頻電路,其負載性質一般分爲感性和容性兩種,感性負載的單相整流電路爲含奇次諧波的電流型諧波源。而容性負載的單相整流電路,由于電容電壓會通過整流管向電源反饋,屬于電壓型諧波源,其諧波含量與電容值的大小有關,電容值越大,諧波含量越大。變頻電路諧波源由于采用的是相位控制,其諧波成分不僅含有整數倍數的諧波,還含有非整數倍數的間諧波。

       機場的氣體電光源主要包括熒光燈、霓虹燈、鹵素燈等。根據這類氣體放電光源的伏安特性,其非線性特性十分嚴重,同時含有負的伏安特性(負阻效應)。而氣體燈具工作時要與電感性鎮流器相串聯,使其綜合伏安特性不爲負才能正常工作,由于鎮流器的非線性相當嚴重,其3次諧波含量在20 % 以上,其特性爲對稱函數,只含有奇次諧波,因此氣體電光源設備屬于電流源型諧波源。

       LED燈和LED顯示屏造成的諧波問題就更加突出。LED燈采用低壓直流驅動,爲了降低低壓直流電流在各種輸送環節損耗,LED一般采用開關恒流電源模塊,配置成分布式局部低壓直流供電模式。這種模式在解決低壓傳輸損耗的同時,也帶來了諧波汙染和中性線電流過大等問題。大量LED的使用就意味著大量的開關電源同時工作,帶來大量諧波。目前質量較好的LED燈,諧波畸變率在30 % 左右,質量差的可能達到80 %。

       由于諧波對電力系統及用戶的諸多影響與危害,必須采取有效措施來抑制電力系統中的諧波。


機場無功補償和諧波治理的方案


SVG + APF補償方案
       集中補償設計,設計方式可完全參考電容補償櫃,適用于數量衆多、布置分散的無功波動負載群及系統諧波含量較高、功率因數較低的應用場合,SVG + APF補償電流采樣信號取自系統進線CT。

APF有源電力濾波器


SVG靜止無功發生器
       SVG + APF相當于動態的無功發電機及諧波控制源,能夠連續、動態地補償無功功率和諧波電流。從各項數據來看,SVG + APF具備諧波濾除能力,起到清潔電力能源、治理電力汙染的作用。並能補償三相負荷不平衡,避免因三相電壓不平衡而可能引起的事故。


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