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零线电流过大的终结者—三次谐波电流滤波器

返回列表来源:领步电能质量发布时间:2017-06-30加入收藏关注:-

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                在科技飞速发展的今天,大量的LED节能灯照明,大尺寸的LED显示屏,既呈现了富丽堂皇的现代气息,又充满了绿色环保的氛围,让人感叹现代科技的成果。但是在投入运行后,发现配电系统中存在着巨大的安全隐患。


一、零线电流过大的原因
          零线电流过大三次谐波是罪魁祸首,在电力系统中,正常供电的频率是50HZ,所谓“三次谐波”,就是在50HZ的电路中,夹杂有150HZ的交流正弦波,这个150HZ的交流正弦波由于是50HZ的三倍,于是称之为三次谐波。
          3次谐波主要存在于低压配电网中,以建筑系统Z为严重。其对电网的危害主要有:功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等;对配电站会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。
          单相整流电路产生3次谐波电流,由于三相电的每相电流之间相位相差120°,因此3次谐波电流的相位相差360°(3×120° =360°),对于交流电而言,相位相差360°意味它们是同相位的。因此,3次谐波电流在零线上是算数叠加的。这就是三次谐波的特殊性。

                不仅三次谐波具有这样的特性,只要是基波频率3倍频率的谐波都应该具有这样的特性,事实确实如此这些频率是基波频率3倍的谐波称为3倍频谐波,他们在中线上都是算术叠加的。但是6、9次以及更高的3倍频谐波很小,甚至没有,因此不予考虑。


二、零线电流过大的危害

                大家知道,电气线路一旦超过额定的负荷,就会严重发热,甚至形成火灾。因此人们为了安全,会在线路上安装一些过流保护装置。当线路上的电流超过额定值时,过流保护装置会自动切断线路,避免火灾的发生。 但是,零线上没有过流保护装置,因为电工规范中不允许在零线上安装保护装置。因此,即使零线电流超过相线电流,也不会出现保护,而是任凭零线发热。在相线上的过流保险还没有动作之前,零线已经发热严重,从而会导致火灾,或者零线被烧断的后果。零线断开时,会导致电网上的电器设备损坏。在一般建筑物中,零线的截面积不会超过相线的截面积,甚至小于相线的截面积。因此,如果零线上的电流超过相线电流,就会过热,零线上的电流超过相线电流是巨大的安全隐患。


三、治理方法

 有源滤波器(APF)

                当对电压畸变率有较高的要求时使用。需要注意的是,有源滤波器仅对其安装位置的上游有作用,对于下游没有任何效果。因此要注意安装的位置。不能安装在变压器的下端,这样仅能够降低变压器的温度,对于降低零线温度没有任何作用。有源滤波器的方案的缺点是成本很高。

三次谐波滤波器(LB3NBF)
          我们知道,相线与零线共同构成了 3 次谐波电流的通路,如果在零线上阻断 3 次谐波电流,那么相线上自然就没有 3 次谐波电流了。由于 LB3NBF 对于 3 次谐波电流具有很高的阻抗,故将LB3NBF 安装在变压器的次级端,串联在零线上,这样就能够实现阻断 3 次谐波电流从零线流回变压器。因此,用 LB3NBF 治理零线的 3 次谐波电流主要的好处是从全系统的角度治理,对整个供电系统的 3 次谐波电流进行消除,配电系统上的任何设备都能够受益。
三次谐波滤波器L(LB3NBF安装方法)
          第一种安装方式:安装在变压器的输出端(主配电柜的输入端)这种安装方式能够充分的发挥 LB3NBF 的效能,减小变压器下端所有零线上的 3 次谐波电流,避免继电保护器误动作。同时,能够降低变压器的温度。

                注意:LB3NBF 的下游与地线连接。


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          第二种安装方式:安装在分配电柜的输入端
          这种安装方式适合于对局部线路进行保护。例如,分配电柜 1 是为某个大尺寸的 LED 屏幕供电的,则 LB3NBF1 能够减小 LED 屏幕相关电路产生的 3 次谐波电流,使 LB3NBF 所在的零线电流大大低于相线电流。如分配电柜 3 的负荷以线性负荷为主,就不需要安装 LB3NBF。

                如果在每个为非线性负荷供电的分配电柜上都安装了 LB3NBF,则总配电柜、变压器也就避免了 3 次谐波电流的危害。

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