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三次谐波的发作、损害及处理办法

2017-06-21 00:57分类:维修电工 阅读:

 

三次谐波电流首要来自于单相整流电路。
图示的是一个典型的单相整流电路,电路中的电容是滑润电容,大有些整流电路中都包含这个电容,否则直流电压的纹波很大。这个电容是致使三次谐波电流的首要要素。
了解电路的人都知道,滑润电容的电压被充电到沟通电的峰值后,就坚持在沟通电峰值邻近。当沟通电的电压低于电容上的电压时,电网上没有电流流入负载。这时,负载的电流由电容供应,跟着输出电流,电容的电压开端降低,在某个时刻,沟通电的电压会高于电容上的电压,这时,电网上才会有电流流入电容(给电容充电,使电容上的电压添加)和负载中。因而,电网仅在挨近电压峰值的时刻向负载输入电流,电流的形状为脉冲状。
经过付立叶剖析可知,这种脉冲状的波形包含丰盛的三次谐波成分。
上图是一个典型的配电体系。首要,修建物的电力进口处是一台变压器,将中压电(一般为10kV)变为低压电。变压器的初级为Δ形接法,次级为Υ接法。然后,经过纷歧样的配电柜(箱)给修建物中的纷歧样负载供电。在布线时,要充沛思考三相负荷的平衡性。一般,零线的截面积与相线是相同的,有些修建物中零线的截面积小于相线的截面积。
在这单个系中,3次谐波电流构成的损害具有十分典型的特征,当遇到以下这些缺点景象,并且可以招认负荷的品种归于单相整流电路时,就可以开端断定是3次谐波电流的疑问:
1. 变压器的初级绕组温度很高,虽然变压器还没有抵达额外的功率。这是由于3次谐波电流在初级绕组中构成环流所构成的。
2. 过流保护设备意外动作,虽然实习电流并没有抵达保护的阈值,这是由于包含3次谐波的电流在相同有用值的条件下具有更大的峰值。
3. 零线电流跨过相线电流,虽然3相的负荷平衡,一般致使零线过热。这是这篇文章要要害议论的一种景象。
知识通知咱们,电流的持续时刻短了,要坚持必定的有用值,就有必要具有更高的峰值。
这个图中所闪现的是一台1500W的设备,依照正弦波电流核算,电流的有用值应当为7A分配,峰值电流为10A分配,可是,这儿的峰值抵达了60A。
这就会致使经过查看峰值电流作业的保护设备误动作。
事例1:
某火锅城,运用电磁炉加热,当客人较多时,一再跳闸。而配电箱的计划容量现已留出了2倍的余量。
事例2:
某软件公司,运用数百台电脑,一再呈现跳闸景象。
三次谐波致使变压器过热

谐波电流在流过变压器时,会构成变压器的损耗添加,然后致使变压器的温度过高。其间,三次谐波电流构成变压器过热的状况最为严峻。当负载悉数为信息设备和节能灯时,变压器的容量一般仅能抵达铭牌上标称容量50%。
构成这种景象的要素是变压器的构造。三相四线制配电体系中的变压器的构造都是Δ/Υ构造。当变压器的负载端有三次谐波电流时,三次谐波电流会耦合到变压器的初级侧。这种构造的变压器不会将三次谐波电流发射到上游电网(这或许是一个利益),可是,三次谐波电流也并不抵消,而是在变压器的初级Δ绕组中构成环流,这种环流的凹凸会很大,然后发作很大的热量。
为了防止变压器的温度过高,很多人选用K因子变压器,这种变压器实习即是一种冗余量很大的变压器,经过增大变压器的容量来降低温度。
欧美国家开端选用消谐波变压器,这是经过消除三次谐波环流来完毕的。不只可以降低变压器的温度,并且具有显着的节能效果。从上图中可以看出,消谐波变压器的温度远低于一般变压器,削减的发热量即是节约的电能。
三次谐波致使零线过热

三次谐波电流致使的另一种典型缺点即是零线过热。
图中所示的是开关柜中零线电流过大致使过热的状况。上面的一组是可见光相片,可以看到零线过热的状况。左边的是零线的绝缘层严峻老化,右面的是零线的接线铜排严峻氧化。这都阐明零线处于高温下。
下面的图中,展现了红外线图象。右面的图画为可见光相片,虽然零线依然无缺,可是左边的图画通知咱们,他的温度现已跨过了相线。长期的高温,会加快绝缘层老化。
构成零线过热的要素即是零线电流过大。零线纷歧样于相线,他没有过流保护设备,因而在电流过大的状况下,不会进行保护,只能听凭发热。
变压器过热的状况简略致使保护人员的警惕,并且可以经过增大变压器的容量,或许添加外部散热的办法进行降温。而零线过热的疑问一般被保护人员疏忽。
电缆过热一般是电气火灾的风险。因而,对于零线过热的状况有必要满意注重。
从上一页,咱们查询到了零线过热的景象。零线电流是致使零线过热的要素。实习丈量标明,零线电流过大的景象并非稀有。
上图中的数据是在纷歧样的修建物中丈量的效果。其间,修建物1、4、6中,零线电流现已大大跨过了相线电流。
零线电流过大的效果是致使零线温度过高。这实习是三次谐波所构成的使的。前面咱们现已论说了三次谐波电流的来历,首要是单相整流电路为代表的非线性负荷发作的。现代修建物中,由于很多运用电子信息设备、节能灯等非线性负荷,会发作很大的3次谐波电流。效果即是致使零线电流过大。
这是一个十分可怕的实习。由于电流流过导体时要发作热量,热量与电流的平方成正比(I2R),当电流抵达相线电流的1.5倍时,零线的发热量会抵达相线2.25倍!
另一个可怕的实习是,在一般配电体系中,虽然相线上有过流保护设备,而零线上并没有过流保护设备。过大的电流必定会致使零线过热,变成火灾风险。
三次谐波电流在零线上的叠加
咱们对零线电流过大的景象现已有了充沛的了解。那么,这种景象是怎样构成的呢。传统的电工理论通知咱们,当三相电路的负荷平衡时,零线上的电流为零,或许很小。为啥如今这个理论不对了呢。
这是由于,仅当三条相线上的电流波形为正弦波,并且它们相差120°时,假定三相线上的电流凹凸相同,才调确保在零线上矢量叠加的效果是总和为零。
咱们知道,单相整流电路的电流是脉冲状的。假定三条相线上的电流是脉冲状的,效果怎样呢。

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