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零線電流過大的終結者—三次諧波電流濾波器

返回列表來源:領步電能質量發布時間:2017-06-30加入收藏關注:-

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                在科技飛速發展的今天,大量的LED節能燈照明,大尺寸的LED顯示屏,既呈現了富麗堂皇的現代氣息,又充滿了綠色環保的氛圍,讓人感嘆現代科技的成果。但是在投入運行后,發現配電系統中存在著巨大的安全隱患。


一、零線電流過大的原因
          零線電流過大三次諧波是罪魁禍首,在電力系統中,正常供電的頻率是50HZ,所謂“三次諧波”,就是在50HZ的電路中,夾雜有150HZ的交流正弦波,這個150HZ的交流正弦波由于是50HZ的三倍,于是稱之為三次諧波。
          3次諧波主要存在于低壓配電網中,以建筑系統Z為嚴重。其對電網的危害主要有:功率損耗增加、設備壽命縮短、接地保護功能失常、遙控功能失常、電網過熱等;對配電站會造成電子器件誤動作、電容器損壞、附加磁場、中性線過載和電纜著火。
          單相整流電路產生3次諧波電流,由于三相電的每相電流之間相位相差120°,因此3次諧波電流的相位相差360°(3×120° =360°),對于交流電而言,相位相差360°意味它們是同相位的。因此,3次諧波電流在零線上是算數疊加的。這就是三次諧波的特殊性。

                不僅三次諧波具有這樣的特性,只要是基波頻率3倍頻率的諧波都應該具有這樣的特性,事實確實如此這些頻率是基波頻率3倍的諧波稱為3倍頻諧波,他們在中線上都是算術疊加的。但是6、9次以及更高的3倍頻諧波很小,甚至沒有,因此不予考慮。


二、零線電流過大的危害

                大家知道,電氣線路一旦超過額定的負荷,就會嚴重發熱,甚至形成火災。因此人們為了安全,會在線路上安裝一些過流保護裝置。當線路上的電流超過額定值時,過流保護裝置會自動切斷線路,避免火災的發生。 但是,零線上沒有過流保護裝置,因為電工規范中不允許在零線上安裝保護裝置。因此,即使零線電流超過相線電流,也不會出現保護,而是任憑零線發熱。在相線上的過流保險還沒有動作之前,零線已經發熱嚴重,從而會導致火災,或者零線被燒斷的后果。零線斷開時,會導致電網上的電器設備損壞。在一般建筑物中,零線的截面積不會超過相線的截面積,甚至小于相線的截面積。因此,如果零線上的電流超過相線電流,就會過熱,零線上的電流超過相線電流是巨大的安全隱患。


三、治理方法

 有源濾波器(APF)

                當對電壓畸變率有較高的要求時使用。需要注意的是,有源濾波器僅對其安裝位置的上游有作用,對于下游沒有任何效果。因此要注意安裝的位置。不能安裝在變壓器的下端,這樣僅能夠降低變壓器的溫度,對于降低零線溫度沒有任何作用。有源濾波器的方案的缺點是成本很高。

三次諧波濾波器(LB3NBF)
          我們知道,相線與零線共同構成了 3 次諧波電流的通路,如果在零線上阻斷 3 次諧波電流,那么相線上自然就沒有 3 次諧波電流了。由于 LB3NBF 對于 3 次諧波電流具有很高的阻抗,故將LB3NBF 安裝在變壓器的次級端,串聯在零線上,這樣就能夠實現阻斷 3 次諧波電流從零線流回變壓器。因此,用 LB3NBF 治理零線的 3 次諧波電流主要的好處是從全系統的角度治理,對整個供電系統的 3 次諧波電流進行消除,配電系統上的任何設備都能夠受益。
三次諧波濾波器L(LB3NBF安裝方法)
          第一種安裝方式:安裝在變壓器的輸出端(主配電柜的輸入端)這種安裝方式能夠充分的發揮 LB3NBF 的效能,減小變壓器下端所有零線上的 3 次諧波電流,避免繼電保護器誤動作。同時,能夠降低變壓器的溫度。

                注意:LB3NBF 的下游與地線連接。


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          第二種安裝方式:安裝在分配電柜的輸入端
          這種安裝方式適合于對局部線路進行保護。例如,分配電柜 1 是為某個大尺寸的 LED 屏幕供電的,則 LB3NBF1 能夠減小 LED 屏幕相關電路產生的 3 次諧波電流,使 LB3NBF 所在的零線電流大大低于相線電流。如分配電柜 3 的負荷以線性負荷為主,就不需要安裝 LB3NBF。

                如果在每個為非線性負荷供電的分配電柜上都安裝了 LB3NBF,則總配電柜、變壓器也就避免了 3 次諧波電流的危害。

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