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終端電氣綜合治理裝置在工業(yè)廠房行業(yè)中的應(yīng)用

2025年04月24日 16:59安科瑞電氣股份有限公司點擊量:25

0摘要

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,工業(yè)廠房作為核心場所,其電能質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定性、設(shè)備的可靠性以及產(chǎn)品的質(zhì)量。然而,非線性負載(如LED照明、計算機、UPS)和焊接設(shè)備等會產(chǎn)生3,5,7次諧波,諧波電流疊加導(dǎo)致中線電流過大,致導(dǎo)線過熱,加速絕緣老化,甚至引發(fā)火災(zāi)影響變壓器和配電設(shè)備的正常運行。通過終端電氣綜合治理裝置——中線安防保護器對線路諧波進行治理,從而降低中線電流對于保障工業(yè)生產(chǎn)的高效運行具有重要意義。

1工業(yè)廠房行業(yè)特征

?生產(chǎn)規(guī)模與空間布局多樣:不同行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模差異巨大。

?設(shè)備種類繁多且特性復(fù)雜:工業(yè)廠房內(nèi)設(shè)備種類極為豐富,有各類加工機床、自動化生產(chǎn)線、動力設(shè)備等,這些設(shè)備的運行特性復(fù)雜多樣。

?生產(chǎn)連續(xù)性要求高:多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程具有連續(xù)性特點,一旦生產(chǎn)中斷,不僅會導(dǎo)致生產(chǎn)停滯、產(chǎn)品報廢,還可能引發(fā)設(shè)備損壞、安全事故等問題。

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2 工業(yè)廠房的負載特征

在工業(yè)廠房中,通常會涉及高新儀器、精密測量設(shè)備、開關(guān)電源、整流逆變器、UPS/EPS等設(shè)備,這些都是較大的諧波源。特別是大量使用開關(guān)電源負載和LED燈的場所,由于其負載特性,會產(chǎn)生明顯的3次、5次和7次諧波。其中,3次諧波電流的疊加會導(dǎo)致中線電流過大,可能引發(fā)過熱甚至火災(zāi)風(fēng)險,因此需要及時采取治理措施,以確保電能質(zhì)量和設(shè)備安全運行。

?變頻器:將固定頻率的交流電變換成頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的交流電,供給電動機運轉(zhuǎn)。變頻器是典型的非線性負載,目前,絕大部分變頻器的整流環(huán)節(jié)都是應(yīng)用6脈沖整流,所產(chǎn)生的諧波以5次、7次、11次為主。

?整流器:整流器在工作時,會將輸入的正弦交流電進行 “切割” 和 “變換”,由于其非線性的工作特性,使得輸出的直流電中包含了以5、7次諧波為主的諧波電流。

?電焊機:利用正負兩極在瞬間短路時產(chǎn)生的高溫電弧來熔化電焊條上的焊料和被焊材料。具有很強的非線性特性,在焊接起弧和焊接過程中,電流變化大,會產(chǎn)生大量諧波,其中以 3 次、5 次、7 次、11 次和 13 次諧波較為突出。

?計算機及服務(wù)器:內(nèi)部電源采用開關(guān)電源技術(shù),其電流與電壓關(guān)系呈非線性。計算機在開機、運行不同程序等過程中,會產(chǎn)生一定的諧波電流,且對電源的穩(wěn)定性和質(zhì)量要求較高。

?LED燈:需要通過驅(qū)動器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電來驅(qū)動 LED 芯片發(fā)光。LED 燈的驅(qū)動器會使其呈現(xiàn)非線性特性,在不同的亮度調(diào)節(jié)下,電流和功率變化不呈線性關(guān)系,可能會產(chǎn)生諧波,影響電網(wǎng)質(zhì)量。

3 現(xiàn)場案例

現(xiàn)場情況:

安徽某工業(yè)廠房內(nèi)主要涉及負載有加熱設(shè)備(數(shù)量較多)、LED 燈組,空調(diào),照明等,上述設(shè)備都屬于非線性負荷,大大加重了諧波危害,尤其 3 次諧波的影響,導(dǎo)致中線線纜存在溫度過高,中線電流過大,嚴(yán)重影響了電網(wǎng)、供配電系統(tǒng)和其他用電負載的運行,存在較大的安全隱患。

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解決方案:

設(shè)備配置:1臺ANSNP100壁掛模塊

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上述中線治理前后的數(shù)據(jù)可以看到,治理前中線電流中3次諧波為109A左右,治理后中線剩余3次諧波為 3A左右,ANSNP 對于中線電流中3次諧波的治理能力補償率在 97%及以上,符合前期預(yù)期的治理要求,設(shè)備的中線電流治理能力效果較好。

ANSNP 系列中線安防保護器并聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。中線安防保護器的基本原理為:通過電流檢測環(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償電流,并注入中性線,從而消除中性線中過大的電流。

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4 結(jié)論

綜上所述,中線安防保護器在工業(yè)廠房和現(xiàn)代電力系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著非線性負載的廣泛應(yīng)用,3次諧波電流疊加導(dǎo)致的中性線電流過載問題日益突出,不僅威脅設(shè)備安全,還可能引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重事故,同時造成電能消耗增加、設(shè)備故障以及使用壽命縮短等問題,直接和間接的經(jīng)濟損失相當(dāng)巨大。中線安防保護器通過實時監(jiān)測和限制中性線電流,有效解決了這一問題,為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有力保障。

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