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電能質(zhì)量
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零線電流過大的終結(jié)者—三次諧波電流濾波器

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間：2017-06-30分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂3

在科技飛速發(fā)展的今天，大量的LED節(jié)能燈照明，大尺寸的LED顯示屏，既呈現(xiàn)了富麗堂皇的現(xiàn)代氣息，又充滿了綠色環(huán)保的氛圍，讓人感嘆現(xiàn)代科技的成果。但是在投入運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)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?zhǔn)?，在電力系統(tǒng)中，正常供電的頻率是50HZ，所謂“三次諧波”，就是在50Hz電路中，夾雜有150Hz的交流正弦波，這個(gè)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(wǎng)中，以建筑系統(tǒng)Z為嚴(yán)重。其對電網(wǎng)的危害主要有：功率損耗增加、設(shè)備壽命縮短、接地保護(hù)功能失常、遙控功能失常、電網(wǎng)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(chǎn)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(shù)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(yīng)該具有這樣的特性，事實(shí)確實(shí)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(shù)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(fù)荷，就會嚴(yán)重發(fā)熱，甚至形成火災(zāi)。因此人們?yōu)榱税踩瑫诰€路上安裝一些過流保護(hù)裝置。當(dāng)線路上的電流超過額定值時(shí)，過流保護(hù)裝置會自動切斷線路，避免火災(zāi)的發(fā)生。但是，零線上沒有過流保護(hù)裝置，因?yàn)殡姽ひ?guī)范中不允許在零線上安裝保護(hù)裝置。因此，即使零線電流超過相線電流，也不會出現(xiàn)保護(hù)，而是任憑零線發(fā)熱。在相線上的過流保險(xiǎn)還沒有動作之前，零線已經(jīng)發(fā)熱嚴(yán)重，從而會導(dǎo)致火災(zāi)，或者零線被燒斷的后果。零線斷開時(shí)，會導(dǎo)致電網(wǎng)上的電器設(shè)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(dāng)對電壓畸變率有較高的要求時(shí)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(diǎn)是成本很高。

三次諧波濾波器（LB3NPF）
我們知道，相線與零線共同構(gòu)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 LB3NPF 對于 3 次諧波電流具有很高的阻抗，故將LB3NPF 安裝在變壓器的次級端，串聯(lián)在零線上，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)阻斷 3 次諧波電流從零線流回變壓器。因此，用 LB3NPF 治理零線的 3 次諧波電流主要的好處是從全系統(tǒng)的角度治理，對整個(gè)供電系統(tǒng)的 3 次諧波電流進(jìn)行消除，配電系統(tǒng)上的任何設(shè)備都能夠受益。
三次諧波濾波器L(LB3NPF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(fā)揮 LB3NPF 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(hù)器誤動作。同時(shí)，能夠降低變壓器的溫度。

注意：LB3NPF 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(jìn)行保護(hù)。例如，分配電柜 1 是為某個(gè)大尺寸的 LED 屏幕供電的，則 LB3NPF1 能夠減小 LED 屏幕相關(guān)電路產(chǎn)生的 3 次諧波電流，使 LB3NPF 所在的零線電流大大低于相線電流。如分配電柜 3 的負(fù)荷以線性負(fù)荷為主，就不需要安裝 LB3NPF。

如果在每個(gè)為非線性負(fù)荷供電的分配電柜上都安裝了 LB3NPF，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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