终端电气综合治理装置在商业广场中的应用

易允恒 安科瑞电气股份有限公司

0摘要

在商业广场复杂的电力系统中，三相负载不平衡和谐波干扰等问题频发，严重威胁电力系统的稳定性、设备安全以及人员安全。终端电器综合治理装置——中线安防保护器，通过实时监测与智能调控，能够有效解决三相不平衡导致的电压异常，抑制谐波电流，降低设备损坏风险，并预防触电事故的发生。它为商业广场提供了可靠、高效的电力供应，确保了商业活动的稳定开展，成为电力系统安全运行的坚实后盾。

1商业广场行业特征

· 负荷总量大：商业中心通常包含商场、写字楼、酒店、餐饮等多种业态，建筑规模大，空间尺度大，机电设备数量庞大、种类复杂，涉及照明、制冷、供热、新风、水泵、办公设备、电梯等多个系统，整体用电负荷总量巨大。

· 负荷多样性：商业中心内既有照明、空调等相对稳定的负载，也有电梯、扶梯等间歇性冲击性负载，还有大量如电脑、服务器、电子显示屏等非线性负载，各类负载对电能质量的要求和影响各不相同

· 用电可靠性要求高：商业中心需要持续稳定的电力供应来保证正常营业，任何停电或电力故障都可能导致商家的经济损失、顾客流失和品牌形象受损。对于一些关键区域，如商场的收银台、监控室、电梯、消防系统等，更是要求供电不能中断。

2商业广场负载特征

· 变频器：广泛应用于空调系统的压缩机、风机、水泵以及电梯等设备中。变频器在逆变过程中会产生高次谐波，谐波次数通常为 6n±1 次（n 为正整数）。

· UPS（不间断电源）：在商业中心的机房、监控室等对供电连续性要求高的场所大量使用。UPS 的整流和逆变环节会使其交流输入侧产生大量谐波电流，一般电流谐波畸变率可能在 20% - 50% 左右，具体取决于 UPS 的容量、拓扑结构和负载情况。

· 开关电源：商业中心的电脑、服务器、打印机、充电器等设备内部都采用开关电源。开关电源产生的谐波电流频谱较宽，以低次谐波为主，如 3 次、5 次、7 次谐波等。其电流谐波畸变率可能在 30% - 70% 左右。

· LED 灯：需通过驱动器将市电转换为直流电，驱动器会使电流呈现非线性变化，产生的谐波以 3 次、5 次谐波为主，一般总谐波畸变率（THD）可能在 20% - 50% 左右。

· 变压器：由于铁芯的磁饱和特性，在空载合闸时会产生较大的涌流，其中包含大量的谐波成分，如 2 次、3 次、5 次等谐波。在正常运行时，如果负载中存在大量非线性负载，也会导致变压器输出电流中含有较多谐波，一般总谐波畸变率可能在 5% - 15% 左右。

3 案例应用

广东某商业广场主要涉及负载有电梯、LED灯组（数量较多）， LED屏，空调，照明等，导致开关出现温度异常，中线电流过大的问题，影响了负载的用电安全。现场22个末端治理点位，以某个末端楼层配电间为例进行中线治理测试。

图1 现场测试

中线产生电流的原因主要有两方面：

1）A/B/C三相不平衡导致中线上有零序电流的存在；

2）相线3N次谐波电流会在N线上叠加（例：A相上有10A的3次谐波电流，B相上有20A的3次谐波电流，C相上有5A的3次谐波电流，中线上会有10+20+5=35A的谐波电流；同理9次谐波电流、15次谐波电流等都具有相同的特性）。

治理前：

治理后：

治理效果：

设备配置:1台ANSNP100壁挂模块

l 电流畸变率显著减小，电流波形趋于正弦波；

l N线电流减小。3次谐波电流由治理之前的125A降低到5A左右，ANSNP对于N线电流中3次谐波的治理能力补偿率在96%及以上，符合前期预期的治理要求；

l 减少线缆发热。

ANSNP 系列中线安防保护器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。中线安防保护器的基本原理为:通过电流检测环节采集系统中性线上过电流信息，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与过电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入中性线，从而消除中性线中过大的电流。

4总结

在商业中心复杂的用电环境中，大量非线性负载的广泛应用，引发了严重的中线电流问题。这些非线性负载产生的谐波相互叠加，导致中线电流急剧增大，远远超出其额定承载能力。中线电流过载不仅会使线路发热严重，增加火灾隐患，还可能导致电气设备损坏，影响商业中心的正常运营，造成巨大的经济损失。

中线安防保护器的出现，有效解决了这一难题。它通过先进的滤波技术，能够精准地检测并滤除中线电流中的谐波成分，使中线电流恢复到正常水平。在实际应用中，安装中线安防保护器后，商业中心的用电安全性得到了显著提升。线路温度明显降低，火灾风险大幅减少；电气设备的故障率也大幅下降，延长了设备的使用寿命，保障了商业中心各类设备的稳定运行。

审核编辑 黄宇