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造成變壓器過熱零線電流過大的主要原因

 發布時間:2017-04-11

 

現代電氣負荷與傳統電氣負荷發生了很大的變化。過去的負荷以電阻(照明、加熱)、電感(電動機)為主,現在的負荷很多是整流電路。例如在三相四線供電系統中,大量使用的節能燈、LED大屏幕、以計算機為代表的信息設備等都采用了整流電路。3次等零序性諧波由單相整流負載産生,并帶來了嚴重危害,包括3次諧波帶來功率損耗增加、縮短設備壽命、接地保護功能失常、造成電子器件誤動作、電容器損壞、附加磁場、零性線過載和電纜着火。 三倍頻諧波(3次、9次 、15次)在三相中相位相同,幅值在零線上直接相加,因而導緻了變壓器過熱甚至燒毀,零線電流過大引發火災,以下就主要的兩方面問題進行說明。


1、 變壓器中三次諧波引起變壓器過熱

          三相四線制系統中變壓器一般采用△/Y連接,這樣零序性電流在變壓器的高壓線包中沒有流通回路,零序性諧波電流不能流入上遊系統,減小了零序性諧波電流對上遊系統的影響。但是變壓器低壓側三次諧波電流會在高壓側繞組感應出三次諧波電流在△繞組形成環流,該環流很大,增加高壓繞組損耗,變壓器發熱嚴重。

          從變壓器紅外光圖可以看出,由于零序性3次諧波電流的影響,某工廠變壓器的溫度可達150℃,增加了變壓器附加發熱、加速絕緣老化、減少變壓器使用壽命;同時也帶來振動和噪音問題。



 三次諧波電流在變壓器繞組中流通                        受3次諧波電流影響的變壓器紅外光


2、 零線3次諧波電流過大,相線峰值電流過大

          3次諧波電流周期為150Hz,在一個工頻50Hz周期内有3個周波,A、B和C相上的3次諧波相位是相同的,從圖3a所示相線與零線3次諧波電流可知,零線上3次諧波電流為相線的3倍。


                                                                                               

 相線與零線上3次諧波電流


          3次、9次、15次和21次等均為三倍次諧波電流,其在零線上幅值均是線性疊加的關系,零線電流的有效值可以按照以下公式計算。

公式


          3a所示相線與零線3次諧波電流可知,當相線三次電流峰值為0.4時,零線電流峰值達到了1。由于零線中電流過大,使配電系統零線的電纜、導線出現過負荷引起絕緣老化加速,零線過載和電纜着火。

          零線電流過大引發火災的事故已經多次出現,所帶來的影響不容忽視,應在配電系統的設計中引起廣泛關注,在已經交付使用的商業建築樓宇中也應采用相應的改進措施對諧波污染的環境加以治理。

          圖3b所示相線與零線3次諧波電流,圖3b的上圖是相線電壓和電流有效值,圖3b的下圖為電壓和電流峰值,對比有效值和峰值可知,在電流有效值為23A時,電流峰值達到了69A,為有效值的3倍。因此,以電壓和電流峰值為檢測控制的繼電器等控制設備就會發生誤動作。


          綜上所述,3次諧波造成變壓器過熱、零線電流過大。必須對零線3次諧波電流進行治理。吉林某商場大量使用節能燈,有一台1250KVA的變壓器在使用過程中發熱嚴重,其中有一路負載三相電流分别為72A、61A、92A,但該路的零線3次諧波電流達120A。安裝了北京領步公司的LB3NBF零線電流濾波器後,解決了零線電流過大的問題,将零線電流減小為原來的10%左右,變壓器發熱情況大大改善,由此消除了火災隐患。


 三次諧波電流濾波器

          

          LB3NBF是一種佳的3次諧波電流解決方案,是無源濾波補償系列産品中專門用于治理相線和零線中3次諧波電流的專用裝置,該裝置在消除3次諧波電流引發的零線電流異常增高等危害方面具有很高的性價比。了解更多信息,請點擊→三次諧波電流濾波器


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