1、 引言

隨(sui)著(zhe)城(cheng)市(shi)交(jiao)通(tong)水(shui)平(ping)的(de)提(ti)高(gao)，飛(fei)機(ji)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)便(bian)捷(jie)的(de)交(jiao)通(tong)方(fang)式(shi)給(gei)人(ren)們(men)日(ri)常(chang)交(jiao)通(tong)生(sheng)活(huo)帶(dai)來(lai)了(le)多(duo)樣(yang)化(hua)的(de)選(xuan)擇(ze)，隨(sui)之(zhi)機(ji)場(chang)也(ye)在(zai)逐(zhu)年(nian)擴(kuo)建(jian)。但(dan)在(zai)機(ji)場(chang)的(de)低(di)壓(ya)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)
，存(cun)在(zai)著(zhe)大(da)量(liang)的(de)諧(xie)波(bo)源(yuan)，如(ru)機(ji)場(chang)助(zhu)航(hang)燈(deng)、直流電機、電爐

、軋機、電焊機等，這些諧波源具有電流畸變大、諧波頻譜範圍廣、無(wu)功(gong)需(xu)求(qiu)變(bian)化(hua)快(kuai)等(deng)特(te)點(dian)。這(zhe)類(lei)負(fu)載(zai)產(chan)生(sheng)的(de)諧(xie)波(bo)，危(wei)及(ji)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)，甚(shen)至(zhi)引(yin)發(fa)嚴(yan)重(zhong)的(de)電(dian)氣(qi)事(shi)故(gu)。其(qi)中(zhong)以(yi)機(ji)場(chang)助(zhu)航(hang)燈(deng)光(guang)係(xi)統(tong)為(wei)例(li)
，助(zhu)航(hang)燈(deng)光(guang)負(fu)載(zai)設(she)備(bei)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)，機(ji)場(chang)燈(deng)光(guang)站(zhan)大(da)量(liang)使(shi)用(yong)可(ke)控(kong)矽(gui)調(tiao)光(guang)設(she)備(bei)，導(dao)致(zhi)產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)


，對(dui)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)造(zao)成(cheng)汙(wu)染(ran)，同(tong)時(shi)附(fu)加(jia)電(dian)流(liu)和(he)額(e)外(wai)的(de)熱(re)效(xiao)應(ying)對(dui)各(ge)類(lei)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)和(he)電(dian)纜(lan)線(xian)路(lu)安(an)全(quan)也(ye)造(zao)成(cheng)一(yi)定(ding)危(wei)害(hai)。因(yin)此(ci)，對(dui)機(ji)場(chang)助(zhu)航(hang)燈(deng)光(guang)站(zhan)電(dian)力(li)諧(xie)波(bo)問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)與(yu)治(zhi)理(li)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)。

2、 機場諧波的產生及危害

電(dian)力(li)係(xi)統(tong)諧(xie)波(bo)產(chan)生(sheng)的(de)根(gen)本(ben)原(yuan)因(yin)是(shi)一(yi)些(xie)具(ju)有(you)非(fei)線(xian)性(xing)伏(fu)安(an)特(te)性(xing)的(de)輸(shu)配(pei)電(dian)和(he)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)。當(dang)電(dian)流(liu)流(liu)經(jing)非(fei)線(xian)性(xing)負(fu)載(zai)時(shi)

，與(yu)所(suo)加(jia)的(de)電(dian)壓(ya)不(bu)呈(cheng)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi)，就(jiu)形(xing)成(cheng)了(le)非(fei)正(zheng)弦(xian)波(bo)電(dian)流(liu)
，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)諧(xie)波(bo)。諧(xie)波(bo)汙(wu)染(ran)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)威(wei)脅(xie)到(dao)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)
、穩定、經濟運行
，給同一網絡的線性負載和其它用戶帶來了極大影響。

助航燈光站中的主要設備是控製助航燈光開／關guan和he調tiao節jie燈deng光guang亮liang度du的de調tiao光guang器qi

，采cai用yong可ke控kong矽gui斬zhan波bo來lai調tiao節jie輸shu出chu電dian壓ya
，以yi達da到dao輸shu出chu電dian流liu保bao持chi在zai規gui定ding值zhi的de目mu的de，輸shu入ru的de正zheng弦xian波bo形xing經jing過guo可ke控kong矽gui斬zhan波bo後hou變bian成cheng非fei線xian性xing波bo形xing。調tiao光guang器qi在zai調tiao相xiang變bian控kong恒heng流liu過guo程cheng中zhong產chan生sheng了le大da量liang的de諧xie波bo，對dui整zheng個ge助zhu航hang燈deng光guang係xi統tong造zao成cheng汙wu染ran，導dao致zhi供gong電dian效xiao率lv極ji低di。

助航燈光係統，在市電供電的運行時燈光係統運行平穩正常

；但dan在zai柴chai油you發fa電dian機ji供gong電dian時shi，係xi統tong出chu現xian明ming顯xian的de電dian流liu電dian壓ya波bo動dong
，當dang發fa電dian機ji供gong電dian時shi
，由you於yu柴chai油you發fa電dian機ji無wu法fa提ti供gong全quan負fu荷he運yun行xing所suo需xu的de有you功gong電dian能neng，因yin此ci調tiao光guang器qi無wu法fa進jin行xing高gao光guang級ji下xia的de電dian流liu控kong製zhi和he調tiao節jie
，嚴yan重zhong情qing況kuang下xia甚shen至zhi可ke能neng會hui出chu現xian設she備bei跳tiao閘zha的de現xian象xiang
，延yan誤wu飛fei機ji的de正zheng常chang運yun行xing。

3、 諧波評估標準

為了限製諧波汙染，保障公用電網的安全運行
，IEEE 和IEC 從不同角度出發推出了相應的諧波標準，我國早於1993 年7 月31 日頒布了GB/T14549-1993《電能質量――公用電網諧波》國家標準，並於1994 年3 月1 日(ri)實(shi)施(shi)。製(zhi)定(ding)標(biao)準(zhun)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)則(ze)是(shi)限(xian)製(zhi)諧(xie)波(bo)源(yuan)注(zhu)入(ru)電(dian)網(wang)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)及(ji)其(qi)在(zai)電(dian)網(wang)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)壓(ya)，防(fang)止(zhi)其(qi)對(dui)電(dian)網(wang)中(zhong)供(gong)電(dian)設(she)備(bei)的(de)幹(gan)擾(rao)
，保(bao)證(zheng)電(dian)網(wang)的(de)安(an)全(quan)經(jing)濟(ji)運(yun)行(xing)；把(ba)電(dian)網(wang)中(zhong)的(de)電(dian)壓(ya)總(zong)諧(xie)波(bo)畸(ji)變(bian)率(lv)及(ji)各(ge)次(ci)諧(xie)波(bo)含(han)有(you)率(lv)控(kong)製(zhi)在(zai)允(yun)許(xu)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)
，保(bao)證(zheng)供(gong)電(dian)質(zhi)量(liang)，使(shi)接(jie)入(ru)電(dian)網(wang)中(zhong)用(yong)戶(hu)的(de)各(ge)種(zhong)用(yong)電(dian)器(qi)具(ju)免(mian)受(shou)諧(xie)波(bo)的(de)危(wei)害(hai)
，保(bao)持(chi)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。

在GB/T14549-1993《電能質量 公用電網諧波》國標中

，對諧波電壓畸變率的限值規定如表1所示：

根據對機場助航燈光係統諧波參數的分析和國家諧波治理標準，我們對機場諧波抑製方案進行了選擇。
4、 諧波治理方案選擇

目前電力係統諧波治理主要存在兩大主流方式：無源濾波技術和有源濾波技術。機場燈光站采用的大功率電力半導體調光設備，會產生大量高次諧波（主要是3 倍次諧波以外的所有奇次諧波），而無源濾波器對每次諧波都要單獨設計單諧振濾波器，設計參數要跟係統阻抗有關（計算係統阻抗很繁瑣，並且係統逐年擴建，係統阻抗也會變化）；無源濾波不能對諧波完全消除，反而存在著放大諧振的危險
；電容的老化也會使原來設計諧振點偏移而達不到濾除目標諧波的目的；無源濾波係統適合負荷單一、穩定的場合。

與無源濾波器相比，有源濾波係統具有高度可控性和快速響應性（≤1ms），能補償各次諧波，可抑製閃變

、補償無功
，有一機多能的特點；在性價比上較為合理
；濾波特性不受係統阻抗的影響，可消除與係統阻抗發生諧振的危險；具有自適應功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波。其基本原理是從諧波源（被補償對象）fuzaihuiluzhongjiancechuxiebodianliu，youbuchangzhuangzhichanshengyigeyugaixiebodianliudaxiaoxiangdengerxiangweixiangfandebuchangdianliuboxing
，yongyidixiaoxieboyuanfuzaisuochanshengdexiebodianliu

，congershidianwangcedianliuzhihanyoujibofenliang。

ANAPF有源濾波裝置專門針對此類工況特點的低壓配電係統而設計，該裝置濾波效率高、實時跟蹤
、響應速度快特點，可高效濾除負載諧波，抑製係統振蕩，提高電網的穩定性，同時取得明顯的節能降耗和供電設備增容的效果。

5、ANAPF低壓有源濾波器在醫院建築中的應用案例

某機場供電係統的基本狀況如下：供電容量較大
，供電電壓以110/10/0.4KV 等(deng)級(ji)為(wei)主(zhu)，機(ji)場(chang)設(she)備(bei)較(jiao)多(duo)且(qie)分(fen)散(san)，用(yong)電(dian)量(liang)大(da)，部(bu)分(fen)為(wei)專(zhuan)用(yong)設(she)備(bei)，負(fu)荷(he)有(you)一(yi)定(ding)衝(chong)擊(ji)性(xing)，供(gong)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)三(san)相(xiang)基(ji)本(ben)平(ping)衡(heng)
，低(di)壓(ya)部(bu)分(fen)進(jin)行(xing)了(le)集(ji)中(zhong)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)。

以1#助航燈光站為例進行諧波分析，1#助航燈光站包括2台500KVA變壓器和一台150kVA柴油發電機備。主要用電設備為機場助航燈光設備。

5.1 ANAPF有源濾波裝置的工作原理

ANAPF係列有源電力濾波裝置，以並聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量並實時注入電力係統，從而實現諧波治理和無功補償。

原理如下圖：

5.2 ANAPF有源濾波裝置投入前後對比

（1）有源濾波器投入前功率、電流波形畸變嚴重

，諧波治理後波形趨於正弦波，諧波治理的工作達到了預期的目標和效果；

（2）有源濾波器投入後功率因數波形畸變情況明顯改善，諧波治理前分別為-0.805，-1.000，-1.000
，治理後分別為0.925,0.394,0.347。 

從附圖的對比中可以看出：同種負載條件下，投入使用ANAPF有源濾波器後
，電能質量改善的同時
，又節省了電能；功率因數的大幅度提高，提升了變壓器、發電機的供電容量，從而解決了係統發電機帶全負荷運行時控製設備失調的問題。

5.3安裝要求

ANAPF一yi般ban為wei標biao準zhun櫃gui式shi結jie構gou，安an裝zhuang時shi應ying避bi免mian倒dao置zhi或huo平ping放fang
，外wai形xing尺chi寸cun由you所suo選xuan諧xie波bo補bu償chang電dian流liu值zhi決jue定ding，平ping麵mian布bu置zhi形xing式shi一yi般ban由you諧xie波bo電dian流liu補bu償chang點dian位wei置zhi決jue定ding。其qi平ping麵mian布bu置zhi要yao求qiu如ru下xia：

1）離牆安裝：正常情況下建議與低壓開關櫃並列離牆布置，正麵操作
，雙麵維護，背麵維護通道不小於800mm。

2）靠牆安裝：ANAPF也可靠牆布置

，正麵操作，正麵維護。

3）電氣設計人員在考慮係統接線及平麵布置時應注意將ANAPF的補償接入點盡量靠近補償對象，並處於采樣CT的上遊，或在末端預留空間供設計安裝
，CT采樣處下遊不能包含容性負荷。平麵布置示意如下圖：

4）ANAPF所有正常情況下不帶電的金屬外殼均應根據設計要求的接地製式（TN-S、TN-C-S


、TT等）嚴格做好相應的保護接零或保護接地。

5.4 有源濾波器報價及元件清單

6、 結論

本文通過介紹機場助航燈光係統諧波源的產生及危害，對比有源濾波裝置和無源濾波裝置的方案，采用ANAPF有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)裝(zhuang)置(zhi)對(dui)機(ji)場(chang)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)能(neng)治(zhi)理(li)，達(da)到(dao)了(le)國(guo)家(jia)相(xiang)應(ying)的(de)諧(xie)波(bo)標(biao)準(zhun)，係(xi)統(tong)內(nei)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)得(de)到(dao)很(hen)大(da)地(di)提(ti)高(gao)，減(jian)少(shao)了(le)變(bian)壓(ya)器(qi)和(he)線(xian)路(lu)的(de)損(sun)耗(hao)，提(ti)升(sheng)了(le)變(bian)壓(ya)器(qi)
、發電機的供電容量，從而解決了係統發電機帶全負荷運行時控製設備失調的問題。大大提高了機場運行的安全性和經濟性。

【參考文獻】

［1］ 上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2013.01.版

［2］ 民用機場助航燈光供電係統的電力諧波分析. 馮興學