易允恒 安科瑞電氣股份有限公司

0摘要

在商業(yè)廣場(chǎng)復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，三相負(fù)載不平衡和諧波干擾等問題頻發(fā)，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、設(shè)備安全以及人員安全。終端電器綜合治理裝置——中線安防保護(hù)器，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能調(diào)控，能夠有效解決三相不平衡導(dǎo)致的電壓異常，抑制諧波電流，降低設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)，并預(yù)防觸電事故的發(fā)生。它為商業(yè)廣場(chǎng)提供了可靠、高效的電力供應(yīng)，確保了商業(yè)活動(dòng)的穩(wěn)定開展，成為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的堅(jiān)實(shí)后盾。

1商業(yè)廣場(chǎng)行業(yè)特征

· 負(fù)荷總量大：商業(yè)中心通常包含商場(chǎng)、寫字樓、酒店、餐飲等多種業(yè)態(tài)，建筑規(guī)模大，空間尺度大，機(jī)電設(shè)備數(shù)量龐大、種類復(fù)雜，涉及照明、制冷、供熱、新風(fēng)、水泵、辦公設(shè)備、電梯等多個(gè)系統(tǒng)，整體用電負(fù)荷總量巨大。

· 負(fù)荷多樣性：商業(yè)中心內(nèi)既有照明、空調(diào)等相對(duì)穩(wěn)定的負(fù)載，也有電梯、扶梯等間歇性沖擊性負(fù)載，還有大量如電腦、服務(wù)器、電子顯示屏等非線性負(fù)載，各類負(fù)載對(duì)電能質(zhì)量的要求和影響各不相同

· 用電可靠性要求高：商業(yè)中心需要持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)來保證正常營業(yè)，任何停電或電力故障都可能導(dǎo)致商家的經(jīng)濟(jì)損失、顧客流失和品牌形象受損。對(duì)于一些關(guān)鍵區(qū)域，如商場(chǎng)的收銀臺(tái)、監(jiān)控室、電梯、消防系統(tǒng)等，更是要求供電不能中斷。

2商業(yè)廣場(chǎng)負(fù)載特征

· 變頻器：廣泛應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵以及電梯等設(shè)備中。變頻器在逆變過程中會(huì)產(chǎn)生高次諧波，諧波次數(shù)通常為 6n±1 次（n 為正整數(shù)）。

· UPS（不間斷電源）：在商業(yè)中心的機(jī)房、監(jiān)控室等對(duì)供電連續(xù)性要求高的場(chǎng)所大量使用。UPS 的整流和逆變環(huán)節(jié)會(huì)使其交流輸入側(cè)產(chǎn)生大量諧波電流，一般電流諧波畸變率可能在 20% - 50% 左右，具體取決于 UPS 的容量、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和負(fù)載情況。

· 開關(guān)電源：商業(yè)中心的電腦、服務(wù)器、打印機(jī)、充電器等設(shè)備內(nèi)部都采用開關(guān)電源。開關(guān)電源產(chǎn)生的諧波電流頻譜較寬，以低次諧波為主，如 3 次、5 次、7 次諧波等。其電流諧波畸變率可能在 30% - 70% 左右。

· LED 燈：需通過驅(qū)動(dòng)器將市電轉(zhuǎn)換為直流電，驅(qū)動(dòng)器會(huì)使電流呈現(xiàn)非線性變化，產(chǎn)生的諧波以 3 次、5 次諧波為主，一般總諧波畸變率（THD）可能在 20% - 50% 左右。

· 變壓器：由于鐵芯的磁飽和特性，在空載合閘時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的涌流，其中包含大量的諧波成分，如 2 次、3 次、5 次等諧波。在正常運(yùn)行時(shí)，如果負(fù)載中存在大量非線性負(fù)載，也會(huì)導(dǎo)致變壓器輸出電流中含有較多諧波，一般總諧波畸變率可能在 5% - 15% 左右。

3 案例應(yīng)用

廣東某商業(yè)廣場(chǎng)主要涉及負(fù)載有電梯、LED燈組（數(shù)量較多）， LED屏，空調(diào)，照明等，導(dǎo)致開關(guān)出現(xiàn)溫度異常，中線電流過大的問題，影響了負(fù)載的用電安全?，F(xiàn)場(chǎng)22個(gè)末端治理點(diǎn)位，以某個(gè)末端樓層配電間為例進(jìn)行中線治理測(cè)試。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

中線產(chǎn)生電流的原因主要有兩方面：

1）A/B/C三相不平衡導(dǎo)致中線上有零序電流的存在；

2）相線3N次諧波電流會(huì)在N線上疊加（例：A相上有10A的3次諧波電流，B相上有20A的3次諧波電流，C相上有5A的3次諧波電流，中線上會(huì)有10+20+5=35A的諧波電流；同理9次諧波電流、15次諧波電流等都具有相同的特性）。

治理前：

治理后：

治理效果：

設(shè)備配置:1臺(tái)ANSNP100壁掛模塊

l 電流畸變率顯著減小，電流波形趨于正弦波；

l N線電流減小。3次諧波電流由治理之前的125A降低到5A左右，ANSNP對(duì)于N線電流中3次諧波的治理能力補(bǔ)償率在96%及以上，符合前期預(yù)期的治理要求；

l 減少線纜發(fā)熱。

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。

4總結(jié)

在商業(yè)中心復(fù)雜的用電環(huán)境中，大量非線性負(fù)載的廣泛應(yīng)用，引發(fā)了嚴(yán)重的中線電流問題。這些非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波相互疊加，導(dǎo)致中線電流急劇增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其額定承載能力。中線電流過載不僅會(huì)使線路發(fā)熱嚴(yán)重，增加火災(zāi)隱患，還可能導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞，影響商業(yè)中心的正常運(yùn)營，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

中線安防保護(hù)器的出現(xiàn)，有效解決了這一難題。它通過先進(jìn)的濾波技術(shù)，能夠精準(zhǔn)地檢測(cè)并濾除中線電流中的諧波成分，使中線電流恢復(fù)到正常水平。在實(shí)際應(yīng)用中，安裝中線安防保護(hù)器后，商業(yè)中心的用電安全性得到了顯著提升。線路溫度明顯降低，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大幅減少；電氣設(shè)備的故障率也大幅下降，延長了設(shè)備的使用壽命，保障了商業(yè)中心各類設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

審核編輯 黃宇