改善机房电能质量节约企业成本

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1、改善机房电能质量节约企业成本车　勇山东移动通信公司济南分公司济南250012济南移动通信公司共青团路某配电室机房空调。2005年，在维护过程中发现变压器输出端电缆表面温度高达67℃，初步判断为变压器安装时输出电缆截面积不足导致。2005年底加粗输出电缆后，电缆表面温度为47℃，仍然偏高，并且用手触摸电缆表面可以感觉到轻微的振动。进一步诊断，怀疑为后端负荷谐波所致。1谐波的定义及危害1.1谐波的定义供电系统中对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分分量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/

2、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。简单地说，非标准的正弦波一定含有谐波，谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。1.2谐波的危害理想的配电系统提供的电压应该具有固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现使用电设备所处的环境恶化，其对配电系统的危害大致有5个方面。（1）使配电系统中的元件产生附加的谐波损耗，降低了变电、输电及用电设备的效率。（2）影响各种电气设备的正常工作。谐波使电容器、电缆等设备过热，绝缘老化，寿命缩短，以至损坏。（3）引起配电系统中局部的并联谐振和串联谐振，从而放大谐

3、波，使上述（1）和（2）的危害大大增加。（4）导致继电保护和自动装置的误动作，使电气测量仪表计量不准确。（5）对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信号丢失，使通信系统无法正常工作。2UPS中谐波的产生及治理措施2.1UPS谐波的产生UPS是由整流器、逆变器、静态开关以及储能装置（蓄电池）组成的电力电子系统，不但能为重要负载提供不间断交流电源，而且还能隔离市电的各种干扰。典型的双变换在线UPS结构如图1所示。双变换在线UPS的整流部件一般采用6脉冲晶闸相控整流器，有些大功率的UPS也采用12脉冲晶闸相控整流器。这些整流器内部的晶闸整流元件在每个

4、电源周期内轮流导通，产生输入电源瞬间的相间短路，造成了电压波形的失真。当整个整流元件被触发导通时，相间电源电压就直接加到直流滤波单元上，造成相电流瞬间增大，直到下一个整流元件导通。晶闸相控整流的工作方式决定了输入相电流呈现不规则的脉冲型，导致了电流波形的非正弦化。在电源系统中一般将非正弦的电量分解为基波和一系列谐波的分量，每次谐波电流等效为一个谐波电流源和线性负载的组合。UPS中输入电流的谐波失真可以直接反馈到电源输入端，造成电压波形的失真加剧。2.2UPS谐波的治理措施由于产生谐波的现代电子设备的大量使用，国际电工学会对谐波问题十分重视，分别制定了限制谐波的电压标准

5、和电流标准。国家规定380V电源系统电压谐波总畸变率不能超过5％，奇次谐波含量每次不能超过4％，偶次谐波每次不能超过2％。电流谐波大小与用户的最大短路电流和系统中公共节点的容量有关，国际上没有制定统一的标准值，但最大谐波电流畸变度不能超过20％。减小UPS谐波电流一般有两种方法：无源滤波和有源滤波。（1）无源滤波。减小UPS谐波最常见的措施就是采用无源滤波器，它通过电感和电容的匹配，形成对某次谐波的并联低阻（调谐滤波）状态，给某次谐波电流构成一个低阻态通路，这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点是成本低、运行稳定、技术相对成熟、容量大；缺点是谐波滤除率一般只有80

6、％，仅能针对特定次数的谐波进行滤除，对基波的无功补偿也是有限的。（2）有源滤波。有源滤波器自身就是谐波源，其依靠电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等、相位相反的谐波向量，可以抵消系统谐波，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，还可以动态补偿无功功率。其优点是反应动作迅速，滤除谐波可达95％以上，补偿无功细致；缺点是价格高、容量小。3机房UPS中谐波治理的效果分析为查清电缆持续发热原因，彻底消除机房安全隐患，对第一套系统两台UPS单机进行了谐波检测。检测中发现：（1）电压波形畸变，UPS1相电压谐波含量接近国家标准规定的上限值—5%，UPS2超

7、过国家标准规定的上限值，达到7.8%；（2）电流波形畸变，UPS1和UPS2相电流相对谐波含量分别为69.3%和54.6%，全部超过国际标准最大值—20％，谐波电流绝对值分别为125.4A和107.73A；（3）UPS1的功率因数为0.7，UPS2的功率因数为0.75，功率因数偏低。为治理谐波，2006年底在机房UPS的输入端安装了有源滤波器进行谐波治理测试，经过一段时间的测试，变压器低压端的谐波问题明显改善。2007年6月正式在共青团路某机房安装有源滤波器4套。安装一周后，运行测试情况表明：（1）电压稳定、正常，对称性良好，波形畸变很小，由安装前的