法拉德有源滤波器在通信行业中的应用

通信设备对电源系统的要求越来越高。而大量电子整流、换流和大功率晶闸管器件在各种通信机房（机房UPS 、开关电源、变频空调等）中的应用已经极为普遍。这些大功率的电力电子器件在保障通信系统的传输速率更高效的同时也带来了十分严重的谐波污染，对通信领域里的高低压配电系统产生了极大的安全隐患。

1、通信行业的负载类型

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，主要谐波为5、7、11、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10~20个开关单元组成。其谐波电流畸变率大都在30%~60%之间，不同品牌的开关电源谐波含量差别比较大。

2、谐波产生的主要危害

这些非线性设备在使用过程中会产生大量的谐波，导致电压、电流波形发生畸变，严重影响机房供电安全,诸如电缆发热、备用柴油发电机组无法正常投切、IT设备寿命降低、控制设备工作异常、保护开关误动作、无功补偿装置不能正常投切等。

移动通信设备对电能质量要求极高，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，造成的经济损失和社会负面影响很难估量。

3、典型案例介绍—中国移动

中国移动在2014年维护中发现变压器输出端电缆发热达67度，初步判断为变压器安装时总电缆截面积不足，2015年底加粗电缆后，电缆表面温度47度（高室温25度），仍然偏高，并且电缆震动较大。测量后发现，系统中谐波含量较大，在2套UPS处各安装1套法拉德FLD-EAR3L-0.4/200A有源滤波器后，状况得到了明显改善。

以下是法拉德有源滤波器投入前后的现场对比数据：

1）相电压波形前后对比图

滤波前相电压有效值和波形           滤波后相电压有效值和波形

2）相电压谐波含量前后对比图

滤波前相电压谐波含量                                    滤波后相电压谐波含量 

3）相电流波形前后对比图

滤波前相电流有效值和波形                                       滤波后相电流有效值和波形

4）相电流谐波含量前后对比图

滤波前相电流谐波含量                                                  滤波后相电流谐波含量

滤波前后测试结果分析：

1）电压谐波含量降低到2.3％，电流谐波含量降低到7.2％。

2）变压器输出端电缆温度明显降低，电缆温度37度（室温25度时）；电缆震动基本消除。

3）降低电能损耗，使设备运行环境更安全。

中国移动现场运行图

4、典型案例介绍之二（天津移动）

以下是天津移动通信机房的应用效果：

滤波前电压波形                                                      滤波后电压波形

滤波前电流波形                                               滤波后电流波形

滤波前电压谐波                                                    滤波后电压谐波

滤波前电流波形                   滤波后电流波形

天津移动滤波效果分析：

1、滤波前电压波形和电流波形畸变严重，滤波后波形平滑，呈现完美正弦波。

2、电压谐波有滤波前的3.7%降到0.8%。

3、电流谐波由滤波前的23%降到2.9%。

4、滤波后供电质量得到较大提升。

通过安装法拉德有源滤波，可以有效补偿系统中原有的谐波电流，从而避免因谐波导致的安全隐患并降低由谐波消耗的电能。其效果可以体现在以下三个方面：

1、电气设备采购成本降低：UPS及开关电源会产生大量的谐波电流，电力电缆由于谐波的集肤效应，其有效输电截面积亦大为减少。而随着通信事业的高速发展，通信机房的电力设备也日益增加，这就需要对发电机、电缆等电气设备进行增容。通过安装由于滤波器，可以滤除系统中的谐波电流并吸收超前的无功功率，大幅增加了发电机、电缆等电气设备的利用率，可以为企业节省大量的设备采购成本。

2、安全隐患的排除：由于谐波电流得到有效抑制，因谐波电流导致的电缆过热、电容器烧毁、设备误动作以及通信故障等现象将恢复正常水平。

3、电能损耗的下降：谐波电流是由于非线性负载吸收基波电流转换而来。谐波电流由非线性负载产生，然后流入系统，而消耗在负荷及线路中。通过治理谐波，可以讲畸变的谐波电流还原成基波电流，从而达到降低基波电流而节约电能的目的。

                                              法拉德电气（北京）有限公司

                                                     技术部