摘 要：本文首先介紹了通信局站諧波的產(chǎn)生，然后分析了在通信機(jī)房中諧波的測(cè)量方法，接著介紹了通信機(jī)房中諧波的危害，最后通過諧波治理案例分析，介紹了通信機(jī)房的諧波治理。

關(guān)鍵詞：通信機(jī)房；諧波治理；方法

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）27-0317-02

前 言

目前通信行業(yè)正在突飛猛進(jìn)，發(fā)展十分迅速，通信網(wǎng)絡(luò)的整體規(guī)模已成為世界一流水平，同時(shí)，通信設(shè)備也需要更好，要求更高的供電設(shè)備。一方面，大量電力電子整流器、變流器和大功率晶閘管裝置應(yīng)用在通信設(shè)備中，成為了通信行業(yè)中的硬件基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)諧波污染也很嚴(yán)重。

1 通信站點(diǎn)中諧波的產(chǎn)生

通信站點(diǎn)中主要有幾種動(dòng)力設(shè)備，分別是：交流市政電力線路、高壓低壓變電站設(shè)備、自備機(jī)油發(fā)電機(jī)設(shè)備、整流設(shè)備、蓄電池組、交直流配電設(shè)備、通信電源、空調(diào)等。此外，許多通信設(shè)備都配備有車載電源，這么多的設(shè)備數(shù)量會(huì)造成很嚴(yán)重的諧波污染，通信機(jī)房的諧波可以分為以下幾種情況：

（1）SCR垂直斬波器型和高頻諧波電流畸變：通信設(shè)備供電需要有一定的保障，UPS和開關(guān)電源是通信企業(yè)最常采用的電力設(shè)施，同時(shí)使用IGBT作為功率器件。通過整流器來控制電路，進(jìn)行六脈沖橋式整流，其次是逆變器和濾波器，最后輸出到網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。根據(jù)傅立葉變換理論，交流輸入電流波形可以用一下公式來表示：

flim（t）= [sinwt+ sin5wt+ sin7wt+ sin11wt+ sin13wt+…]

通過上面的公式能看出，相電流主要包含5、7、11和13次諧波。以通信機(jī)房為例，設(shè)置了兩套250kVA（1+i）6脈沖整流UPS系統(tǒng)和大量的ES5500系列開關(guān)電源。

（2）電容整流器駝峰型電流畸變無需功率因數(shù)校正整流器、計(jì)算機(jī)等辦公設(shè)備，交流電源整流器和濾波器通常以二極管橋式整流器的形式出現(xiàn)，是因?yàn)檎鞫O管在交流輸入之后直接使用LAG。電解電容器濾波器中，電容電壓在這個(gè)過程中會(huì)出現(xiàn)突變，造成了輸入電流你比較大，產(chǎn)生大量類似的駝峰形狀電流畸變，造成電流和電壓出現(xiàn)諧波。下列公式可以表示輸入電流：

flim（t）= [sinwt+ sin3wt+ sin5wt+ sin7wt+…]

（3）相移電流：感性負(fù)載是指通信機(jī)房?jī)?nèi)使用的冷風(fēng)機(jī)、電梯等設(shè)備。感性負(fù)載將使電壓提前于電流。這就是相移電流。一般來說，諧波電流不包括相移電流，但日常生活中，相移不會(huì)做功，感性負(fù)載造成電壓比電流快，電容性負(fù)載使電流提前。雖然這種提前或落后并不代表諧波，但會(huì)產(chǎn)生無功功率，對(duì)電路損耗較大，對(duì)設(shè)備的利用率造成了較大影響，并且還需要校正處理。

2 通信機(jī)房?jī)?nèi)諧波的來源和測(cè)量

2.1 諧波的主要來源

由于中國(guó)交流功率的頻率定義為50Hz，諧波包括所有的非正弦信號(hào)或非正弦波形。在電路中，非線性負(fù)載產(chǎn)生的電流引起了電壓和電流的突變。通常將能夠扭曲正弦波，產(chǎn)生高次諧波的設(shè)備稱為諧波源。諧波主要來源于兩個(gè)方面：三相繞組和發(fā)電機(jī)的核心很難在過程中實(shí)現(xiàn)絕對(duì)對(duì)稱性和一致性。此外，電機(jī)可以產(chǎn)生電磁場(chǎng)，并且電磁場(chǎng)很強(qiáng)，從而造成諧波干擾，并且諧波干擾也很強(qiáng)。所以電源中會(huì)產(chǎn)生諧波。沒有輸電和配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波。在通信設(shè)備中，變壓器由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，必然會(huì)導(dǎo)致鐵芯飽和。對(duì)于諧波電流來說，鐵芯越飽和，變壓器偏離越大，造成的諧波電流越大。

2.2 通信機(jī)房諧波含量的測(cè)量

通信機(jī)房在治理諧波之前，必須檢測(cè)電力系統(tǒng)中諧波的含量。在通信機(jī)房入口處低壓柜里通常安裝一個(gè)檢測(cè)儀表，可以對(duì)所需的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控并反饋。目前，各大配電系統(tǒng)的校驗(yàn)方面通常采用福祿克系列的分析儀。在這些低壓配電系統(tǒng)的輸入端，諧波電壓畸變率在5%以上，如果諧波電流的有效值超過15%，就必須對(duì)諧波進(jìn)行治理或更換線纜，否則降低容量。

3 通信機(jī)房中諧波的壞處

通信機(jī)房的諧波會(huì)對(duì)通信設(shè)備產(chǎn)生不利影響。主要影響如下：

3.1 通信和數(shù)據(jù)傳輸中的干擾

通信系統(tǒng)會(huì)被附近的諧波所干擾，然后引入噪聲，帶來的影響就是通信質(zhì)量大大降低，同時(shí)還可能丟失相關(guān)信息，對(duì)通信系統(tǒng)的正常工作造成很大的影響，同時(shí)對(duì)電子EQ的工作精度英特造成了嚴(yán)重的影響。在整流器充電過程中，UP5和其他整流設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)諧波，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)造成影響，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)停機(jī)錯(cuò)誤。

3.2 次諧波共振引起設(shè)備損壞或誤切換

通常情況中，在電力系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)中，使電路的諧振頻率遠(yuǎn)離基頻，但如果電路里有諧振，則會(huì)有很快的影響。如果電路中存在串聯(lián)諧振，電路中的阻抗將突然減小。線路電流變成短路電流，會(huì)導(dǎo)致電纜過熱和燒壞，導(dǎo)致系統(tǒng)短路、開關(guān)跳閘等電源故障。當(dāng)發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)，線路阻抗突然增大，因此系統(tǒng)的諧波電壓放大，導(dǎo)致高壓電纜、配電開關(guān)和補(bǔ)償電容等電力設(shè)備的絕緣被高壓擊穿，T系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的短路故障。

3.3 繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行損壞

諧波電流將大大增加繼電保護(hù)裝置的熱量輸出，這將會(huì)使熱磁繼電器和斷路器的跳閘額定電流減低，造成安全隱患。

3.4 電纜加速老化和縮短使用壽命

由于諧波電流，基波電流將小于電纜中實(shí)際電流的有效值。同時(shí)，由于趨膚效應(yīng)，增加了導(dǎo)線中的諧波電阻，線路損耗也增加，傳輸容量還大大降低，引起了一部分位置放電，是電纜老化的更快，使用年限會(huì)變的更短。

4 諧波治理的兩個(gè)例子

4.1 電容器過熱燒毀故障

某站點(diǎn)在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)低壓配電柜上的電容器溫度很高，導(dǎo)線絕緣層發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至燒壞電容器，造成短路事故，造成電源故障。另外，電容補(bǔ)償柜出現(xiàn)故障，沒辦法使用，造成供電線路的功率因數(shù)嚴(yán)重偏低，電力管理部門也對(duì)其進(jìn)行了罰款。

4.2 開關(guān)電源故障

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，交流電源的電壓是正常的，但是整流模塊部分是壞的，保護(hù)不工作。檢查整流模塊。發(fā)現(xiàn)過電壓釋放板上的電阻燒壞，接近電阻的電容器殼體被燒毀。測(cè)量出來的交流電壓也正常，但是由于交流電壓中有很多諧波，甚至達(dá)到了20%，主要是在高次諧波。

5 諧波治理方法

通常有兩種類型的諧波處理。一個(gè)是修改設(shè)備，以便它可以減少甚至不產(chǎn)生諧波。另一種方案為了抑制諧波多增加一些濾波器，濾波器可以分為無源和有源兩種。

5.1 無源濾波器

無源濾波器，由濾波電容器、電抗器和電阻器組成的濾波器裝置，為系統(tǒng)中的諧波提供并聯(lián)低電阻路徑作為濾波器。在低壓配電系統(tǒng)中，集中用無源濾波器進(jìn)行諧波管理。無源濾波器構(gòu)造非常容易，日常保養(yǎng)也比較靈活，但其濾波性能有很大的局限性，動(dòng)態(tài)負(fù)載下不能適應(yīng)，也不能對(duì)無功補(bǔ)償進(jìn)行無極調(diào)節(jié)。同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)的外部特性發(fā)生變化時(shí)，很容易發(fā)生無源濾波中的L、C元件的共振。所以，基本不能滿足日常使用的要求。

5.2 有源濾波器

與無源濾波器相比，它的控制性較好，響應(yīng)比較迅速，能夠跟蹤和補(bǔ)償所有諧波，并自動(dòng)產(chǎn)生所需的無功功率變化。它的特性不會(huì)受到系統(tǒng)阻抗的干擾，不會(huì)對(duì)諧波造成放大，并且體積和重量相對(duì)較小。與無源濾波裝置相比，可以對(duì)濾波進(jìn)行徹底消除。通常，有源濾波器裝置安裝在大型UPS和開關(guān)電源中用于諧波處理。

現(xiàn)如今諧波治理方案非常先進(jìn)，正在向兩種濾波器共存情況下的方向進(jìn)行研究。該方案采用無源濾波消除低諧波電流和有源濾波去除多個(gè)小諧波電流。該組合有源濾波器對(duì)整體成本有很大程度的降低，而且具有良好的濾波效果。兩種電力濾波器一起進(jìn)行治理諧波，具有兩方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)束語

通過對(duì)諧波的兩個(gè)例子進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)了諧波有很多壞處，所以必須對(duì)諧波進(jìn)行治理。處理后的通信電源系統(tǒng)的諧波可以被消除，將諧波對(duì)通信系統(tǒng)的影響降到最低或者消除，對(duì)供電方面有很好的效應(yīng)。作為通信電源運(yùn)行維護(hù)人員，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)新技術(shù)，借鑒經(jīng)驗(yàn)，對(duì)檢修中出現(xiàn)的故障正確及時(shí)的操作和處理，爭(zhēng)取做到綠色通信系統(tǒng)。

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收稿日期：2018-8-17