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隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的大力推行,無論是大中型百貨商場(chǎng)還是服裝建材箱包等各行各業(yè)商貿(mào)城或者集休閑娛樂購物于一體的SHOPMALL,這些商業(yè)綜合體在節(jié)能改造過程中都廣泛地采用了眾多節(jié)電技術(shù)產(chǎn)品,尤其在外景亮化和室內(nèi)照明這兩部分重點(diǎn)單相負(fù)荷,更是普遍采用了眾多LED類單相開關(guān)電源替代傳統(tǒng)電源為亮化照明負(fù)載供電,實(shí)現(xiàn)盡可能大的節(jié)電效果;但單相開關(guān)電源在整流供電時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大比例的諧波電流成分,其中3次諧波電流為主要諧波成分,負(fù)載產(chǎn)生的3次諧波電流不僅不能象基波及其他次諧波電流在零線上進(jìn)行矢量抵消,而是以360度矢量角疊加到零線上,導(dǎo)致零線上3次諧波電流為相線上的3倍左右,因此當(dāng)負(fù)載產(chǎn)生的3次諧波電流含量達(dá)到35%以上時(shí),零線電流就異常增高超出了相線電流,正常情況下零線電流異常增高到相線電流的2倍左右,不僅導(dǎo)致零線電纜過載發(fā)熱老化斷裂、各級(jí)開關(guān)跳閘停電和變壓器噪聲增大溫度升高,嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致零線斷裂起火變壓器損毀,極易釀成安全用電事故,無論是巨大的經(jīng)濟(jì)損失還是嚴(yán)重的社會(huì)影響,都是配電負(fù)責(zé)人和經(jīng)營(yíng)單位所無法承受的,因此以前常被忽視的零線電流排查與治理已經(jīng)成為各類商業(yè)綜合體配電管理工作的重點(diǎn)。
主要的現(xiàn)象包括以下幾方面:
1)零線過流發(fā)熱:導(dǎo)致電纜發(fā)熱老化斷裂,不僅會(huì)直接燒壞用電設(shè)備,還極易誘發(fā)難以檢查防控的火災(zāi)隱患;
2)配電保護(hù)異常跳閘:即使線路上的負(fù)荷還沒有達(dá)到配電設(shè)計(jì)容量,也會(huì)出現(xiàn)零序保護(hù)跳閘,造成配電系統(tǒng)不穩(wěn)定,影響正常供電;
3)變壓器過溫異響:大量零線諧波電流回流到變壓器后,直接導(dǎo)致變壓器發(fā)熱升溫噪聲增大,加速變壓器的性能衰減,縮短了變壓器的壽命,嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致變壓器燒毀;
4)電能明顯浪費(fèi):配電系統(tǒng)中存在比較大的三倍頻奇次諧波電流,會(huì)直接增加負(fù)載設(shè)備與供電設(shè)備的電能消耗,危及無功補(bǔ)償設(shè)備的安全運(yùn)行,造成比較明顯電能的浪費(fèi)。
傳統(tǒng)上解決零線上諧波電流的方法是安裝并聯(lián)型三相四線濾波器來吸收消減相線與零線上的諧波電流,但是無論是能精確消減的有源濾波器、還是粗略消減的無源濾波器,都僅能夠解決濾波器治理接入點(diǎn)上游(網(wǎng)側(cè))的諧波電流問題。例如:在變壓器的低壓總出線端安裝一臺(tái)有源或無源濾波器,都僅能減小進(jìn)入變壓器的諧波電流,而治理接入點(diǎn)下游(負(fù)載側(cè))諧波電流無法得到有效治理消減,因此單相整流負(fù)載產(chǎn)生的疊加到零線上的三次諧波電流對(duì)負(fù)載側(cè)零線排纜與負(fù)載設(shè)備的干擾危害依然存在,要全面解決整個(gè)配電系統(tǒng)中存在的三次諧波問題,必須在分布廣泛的諧波源負(fù)載設(shè)備進(jìn)線末端全部安裝大批量濾波器,施工量與成本費(fèi)用都將數(shù)倍增加,性價(jià)比太低,大多數(shù)用戶都難以承受。
ANSNP 系列中線安防保護(hù)器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行 快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。中線安防保護(hù)器的基本原理為:通過電流檢測(cè)環(huán)節(jié)采集系統(tǒng)中性線上過電流信息, 經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與過電流幅 值相等方向相反的補(bǔ)償電流,并注入中性線,從而消除中性線中過大的電流。
1) 3~25 次諧波和三相不平衡均可治理;
2) 3N 次諧波和三相不平衡引起的中性線過電流均可治理;
3) 具有過流反饋功能,可以自主設(shè)定過電流反饋值,進(jìn)一步保障中性線安全;
4) 具有風(fēng)扇自動(dòng)調(diào)速功能,進(jìn)一步降低模塊能耗和運(yùn)行噪音;
5) 具有人性化的人機(jī)交互界面,可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量信息,操作簡(jiǎn)單;
6) 采用進(jìn)口 IGBT,功率密度大,可靠性高;
7) 采用 DSP 高速檢測(cè)和運(yùn)算的數(shù)字控制系統(tǒng);
8) 模塊主電路采用三電平拓?fù)洌?/p>
9) 標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì),縮短交付周期,同時(shí)提高了使用的可靠性和可維護(hù)性。

本設(shè)備為強(qiáng)迫風(fēng)冷壁掛式設(shè)備,室內(nèi)壁掛安裝。設(shè)備底面板為散熱進(jìn)風(fēng)口,同時(shí)正面裝配了 7.0 英寸液晶屏用于設(shè)備的近端人機(jī)交互;設(shè)備頂板為散熱出風(fēng)口,同時(shí)含有一次及二次線纜的接線端口;2) 設(shè)備頂板包含一次接線端子(三相四線制為 A/B/C/N/N、三相三線制為 A/B/C)以及電流互感器、配件供 電、緊急停機(jī)、通訊)等二次接線端子;3)模塊需要接地,設(shè)備出線端子后方有接地端子。 注:三相四線制設(shè)備的 A/B/C 相線與 N 線嚴(yán)禁接反,接反后會(huì)引起相間短路,造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。

下圖(1)為單臺(tái)模塊接線方式,圖 2 為模塊并機(jī)接線方式。

圖 1 單臺(tái)模塊接線方式

圖 2 兩臺(tái)模塊并機(jī)接線方式
上海某商業(yè)廣場(chǎng)末端 N 相電流治理效果說明

N 線電流治理效果對(duì)比:

通過對(duì)設(shè)備治理前后 N 線電流進(jìn)行對(duì)比,治理前 N 相電流 19.4A 左右,設(shè) 備開啟補(bǔ)償治理,治理后 N 相電流 2.9A,現(xiàn)場(chǎng)要求 N 相治理完以后降低到 5A 以內(nèi),滿足預(yù)期的治理要求,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。