有源濾波器在劇場電氣系統中的應用

發布時間:2018,11,28

    有源濾波器在劇場電氣系統中的應用, 在劇場中由于大量非線性負荷的應用, 諧波污染問題是較為嚴重的。劇場電氣設備中,舞臺調光裝置是主要的諧波源。由于可控硅調光設備在工作時產生的諧波量及諧波頻譜隨導通角變化而改變,若是使用傳統的LC無源濾波裝置已經不能有效進行治理了,而有源濾波器裝置具有動態補償的特性, 所以可以彌補傳統裝置的不足。接下來就詳細分析下有源濾波器裝置在劇場中的應用。

有源濾波器

一、諧波帶來的不利影響:

    在理想情況下, 電力供應應該提供具有正弦波形的電壓。但實際上, 供電電壓的波形往往由于某些原因而畸變為不同程度的非正弦波形, 即產生諧波。供電系統中的諧波是指一些頻率為基波頻率整數倍的正弦波分量, 又稱為高次諧波。在供電系統中, 產生諧波的根本原因是由于給具有非線性阻抗特性的電氣設備供電。這些非線性負荷在工作時向電源注入高次諧波, 導致供電系統的電壓、電流波形畸變, 使電能質量變差。因此, 諧波是衡量電能質量的重要指標之一。

    民用建筑電氣設備中存在著眾多的非線性阻抗特性的諧波源負荷,而劇場電氣設備中也存在大量的諧波源, 尤其是舞臺燈光的可控硅調光裝置引起的電流波形畸變, 使諧波問題尤為嚴重。為保證劇場供電系統中所有的電氣、電子設備正常、和諧的工作, 必須采取有效的措施, 抑制并防止電網中因諧波危害所造成的嚴重后果。

二、有源濾波器在劇場中的應用:

    劇場在未采取諧波治理措施時, 由FLUK 435 檢測裝置捕捉到的舞臺調光設備回路的電流波形圖。 可控硅調光設備在投入使用后使電流波形產生嚴重畸變, 且中性線諧波電流較大。對該電流波形做進一步諧波頻譜分析, 得到諧波頻譜特性,  電流總諧波畸變率即THDI高達65.3%。其中3 次諧波電流畸變率在50% 以上,由于3 次諧波為零序諧波, 在中性線上疊加, 使中性線電流增大, 將引起中性線絕緣加速老化, 故治理諧波時需考慮在濾除相線諧波電流的同時, 濾除中性線上的諧波電流。

    有源濾波器安裝在舞臺調光設備回路并投入使用后,相線電流波形接近正弦波, 中性線電流大幅度降低, 取得了良好的濾波效果。劇場電氣系統中除了具有一般建筑配電系統的諧波源之外, 還具有一些特有的諧波源。舞臺調光設備為大型劇場的主要諧波源負荷, 可控硅調光系統是目前劇場舞臺上的主流調光器, 在運行過程中會產生大量的3 次諧波及高次諧波, 且諧波頻譜隨導通角改變而發生相應變化, 造成配電系統的電力設備效率低下、燈光頻閃、中性線過負荷發熱, 并對通信等弱電回路產生干擾。裝設并聯型有源濾波器裝置可以有效濾除相線及中性線上的諧波電流, 并能實現諧波頻譜變化時的動態濾波。