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 1、 引言

    隨著城市交通水平的提高，飛機(jī)作為一種便捷的交通方式給人們?nèi)粘＝煌ㄉ�活帶來了多樣化的選擇，隨之機(jī)場也在逐年擴(kuò)建。但在機(jī)場的低壓配電系統(tǒng)中，存在著大量的諧波源，如機(jī)場助航燈、直流電機(jī)、電爐、軋機(jī)、電焊機(jī)等，這些諧波源具有電流畸變大、諧波頻譜范圍廣、無功需求變化快等特點(diǎn)。這類負(fù)載產(chǎn)生的諧波，危及配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至引發(fā)嚴(yán)重的電氣事故。其中以機(jī)場助航燈光系統(tǒng)為例，助航燈光負(fù)載設(shè)備不斷增加，機(jī)場燈光站大量使用可控硅調(diào)光設(shè)備，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的諧波電流，對電能質(zhì)量造成污染，同時(shí)附加電流和額外的熱效應(yīng)對各類電氣設(shè)備和電纜線路安全也造成一定危害。因此，對機(jī)場助航燈光站電力諧波問題進(jìn)行分析與治理極為重要。

2、 機(jī)場諧波的產(chǎn)生及危害

    電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的根本原因是一些具有非線性伏安特性的輸配電和用電設(shè)備。當(dāng)電流流經(jīng)非線性負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成了非正弦波電流，從而產(chǎn)生諧波。諧波污染越來越多地威脅到電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，給同一網(wǎng)絡(luò)的線性負(fù)載和其它用戶帶來了極大影響。

    助航燈光站中的主要設(shè)備是控制助航燈光開／關(guān)和調(diào)節(jié)燈光亮度的調(diào)光器，采用可控硅斬波來調(diào)節(jié)輸出電壓，以達(dá)到輸出電流保持在規(guī)定值的目的，輸入的正弦波形經(jīng)過可控硅斬波后變成非線性波形。調(diào)光器在調(diào)相變控恒流過程中產(chǎn)生了大量的諧波，對整個(gè)助航燈光系統(tǒng)造成污染，導(dǎo)致供電效率極低。

    航燈光系統(tǒng)，在市電供電的運(yùn)行時(shí)燈光系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)正常；但在柴油發(fā)電機(jī)供電時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的電流電壓波動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)供電時(shí)，由于柴油發(fā)電機(jī)無法提供全負(fù)荷運(yùn)行所需的有功電能，因此調(diào)光器無法進(jìn)行高光級(jí)下的電流控制和調(diào)節(jié)，嚴(yán)重情況下甚至可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備跳閘的現(xiàn)象，延誤飛機(jī)的正常運(yùn)行。

3、 諧波評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

    為了限制諧波污染，保障公用電網(wǎng)的安全運(yùn)行，IEEE 和IEC 從不同角度出發(fā)推出了相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)，我國早于1993 年7 月31 日頒布了GB/T14549-1993《電能質(zhì)量——公用電網(wǎng)諧波》國家標(biāo)準(zhǔn)，并于1994 年3 月1 日實(shí)施。制定標(biāo)準(zhǔn)的基本原則是限制諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流及其在電網(wǎng)中產(chǎn)生的諧波電壓，防止其對電網(wǎng)中供電設(shè)備的干擾，保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；把電網(wǎng)中的電壓總諧波畸變率及各次諧波含有率控制在允許的范圍內(nèi)，保證供電質(zhì)量，使接入電網(wǎng)中用戶的各種用電器具免受諧波的危害，保持正常工作。

4、 諧波治理方案選擇

    根據(jù)對機(jī)場助航燈光系統(tǒng)諧波參數(shù)的分析和國家諧波治理標(biāo)準(zhǔn)，我們對機(jī)場諧波抑制方案進(jìn)行了選擇。

    目前電力系統(tǒng)諧波治理主要存在兩大主流方式：無源濾波技術(shù)和有源濾波技術(shù)。機(jī)場燈光站采用的大功率電力半導(dǎo)體調(diào)光設(shè)備，會(huì)產(chǎn)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(dú)設(shè)計(jì)單諧振濾波器，設(shè)計(jì)參數(shù)要跟系統(tǒng)阻抗有關(guān)（計(jì)算系統(tǒng)阻抗很繁瑣，并且系統(tǒng)逐年擴(kuò)建，系統(tǒng)阻抗也會(huì)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(xiǎn)；電容的老化也會(huì)使原來設(shè)計(jì)諧振點(diǎn)偏移而達(dá)不到濾除目標(biāo)諧波的目的；無源濾波系統(tǒng)適合負(fù)荷單一、穩(wěn)定的場合。

    與無源濾波器相比，有源濾波系統(tǒng)具有高度可控性和快速響應(yīng)性（≤1ms），能補(bǔ)償各次諧波，可抑制閃變、補(bǔ)償無功，有一機(jī)多能的特點(diǎn)；在性價(jià)比上較為合理；濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)；具有自適應(yīng)功能，可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化著的諧波。其基本原理是從諧波源（被補(bǔ)償對象）負(fù)載回路中檢測出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而相位相反的補(bǔ)償電流波形，用以抵消諧波源負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流，從而使電網(wǎng)側(cè)電流只含有基波分量。

    APF有源濾波裝置專門針對此類工況特點(diǎn)的低壓配電系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，該裝置濾波效率高、實(shí)時(shí)跟蹤、響應(yīng)速度快特點(diǎn)，可高效濾除負(fù)載諧波，抑制系統(tǒng)振蕩，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，同時(shí)取得明顯的節(jié)能降耗和供電設(shè)備增容的效果。