四川王泰电气有限公司

1  項目背景       .                

 1.1  移动通信机房设备概述

移动通信机房中大量使用uPS、 开关电源及变频空调等非线性设备, 这些设备在工作过程中产生大量谐波电流, 会给供电系统造成严重的谐波污染, 谐波含量过高不仅影响配电系统安全运行, 而且会引起机房设备的不稳定, 甚至造成设备故障。不同厂家的设备产生谐波电流含量有较大的差异,但普遍都偏高, THD,(电流总谐波畸变率)甚至超过了50%。5次、7次、11次谐波严重,有时也含有较大份量的3次谐波,并且这些谐波源设备的位移功率因数极高。                  

移动通信设备属于对电能质量要求极高的高端行业, 移动通信机房作为移动公司的核心区域, 必须保证配电系统和用电设备安全可靠运行, 一旦发生电气事故造成停电或设备故障造成停机, 导致的经济损失和社会负面影响很难估量。

1.2  移动通信机房设备谐波的产生

        谐波电流是由非线性负載引起的, 谱波电压是谐波电流的阻抗在配电系统上产生的电压降。 移动通信机房内的主要谐波源为uPS、开关电源及变频空调等非线性设备。这些換流设备利用整流元件的导通、 截止特性来强行接通和切断电流, 致使交流电网的电压、 电流波形畸变为非正弦波。 非正弦波通常是周期性电气分量, 依据傅立叶级数分解, 可分解成基波分量和基波分量整数倍的谐波分量。 谐波的次数越高, 振幅越低。 在频率恒定情况下,电压和电流均以正弦波波形运行。然而在非线性负载接入系统时, 产生的附加的谐波电流会引起电流和电压畸变。过多的谐波严重影响了供电系统电能质量,并对并网运行的相关设备产生危害, 同时谐波通过在供电系统内流动发热, 浪费电能, 所以非常有必要对通信局房供电系统进行谐波治理。

 1.3  移动通信机房设备谐波的危害

 移动通信机房房内大部分电源均为有电子开关构成的非线性特性的设备,使得配电系统的谐波污染非常严重,主要存在以下危害;

( 1 )对通信线路的影响

       使通信线路产生噪声,甚至造成故障。

( 2 )对变压器的影响

 变压器由于过大的谐波电流而产生附加损耗, 也会增加变压器铁心的铁损, 从而引起过热, 谐波电压还会使变压器励磁电流增大、效率降低、功率因数变坏。当谐波电压长期存在且较为严重时, 会使绝缘介质老化加速, 导致绝缘损坏。
( 3 )对电力电容器的影n向
电力电容器的容性阻抗特性, 以及阻抗和频率成反比的特性, 使得电容器容易吸收谐波电流而引起过载发热; 使电容器发热导致绝缘击穿的故障增多。
电容器和电力系统中的感性元件也能形成谐振电路, 如果这个谐振回路的频率等于或接近系统中某次谐波分量的频率,就会产生谐振,同样造成过电压、过热。

( 4 )对断路器的谐波电流的发热作用大于有效值相等的工频电流, 能降低热元件的发热动作电流。 因此港波含量较高的电流能使断路器的开断能力降低,这样可能会因谐波

产生误动作。同时会加大了断路器容量的配置。
( 5 )对继电保护的影响
使低压配电系统低压进线拒的电压保护由于相位变化. 误动或拒动 。
( 6 )对电源导线的影响
在电力系统中, 因为趋肤效应, 高的谐波频率增加了导线的谐波电阻。因此谐波电流会增加线路损耗，并降低线路的传输能力。此外谐波还可能浸渍绝缘局部放电，加速电缆绝缘老化，缩短电缆的使用寿命。
    （7）对电度表的影响
       如果加于电度表的电压、电流的波形为非正弦波，使工作磁通的波形变为非正弦波，任何非正弦波均可分解为一系列高次谐波，同频高次谐波磁通之间相互作用会产生附加 力矩，因而引起附加误差，甚至造成计量混乱。
    （8）对柴油发电机组的影响
谐波电流使发电机组发热严重、噪音大、振动大，降低发电机组的输出容量 
 2，移动通信行业机房负载分析

2.1典型负载谐波特性分析

     目前移动通信机房大量使用的UPS多为三相全控桥6脉冲可控硅整流方式，单套容量大，其谐波电流畸变率大都在25%~35%之间，谐波发射频谱和谐波发射量基本固定，主要谐波为5次、7次、11次、13次谐波。

     开关电源是移动通信机房应用最多的设备，其特点是单元容量比较小，单套开关电源多由10个~20个开关单元组成。其谐波电路畸变率大都在30%~60%之间，不同品牌的开关电源谐波发射量差别较大。