终端电气综合治理装置在工业厂房行业中的应用

易允恒 安科瑞电气股份有限公司

0摘要

在现代工业生产中，工业厂房作为核心场所，其电能质量直接关系到生产的稳定性、设备的可靠性以及产品的质量。然而，非线性负载（如LED照明、计算机、UPS）和焊接设备等会产生3,5,7次谐波，谐波电流叠加导致中线电流过大，致导线过热，加速绝缘老化，甚至引发火灾影响变压器和配电设备的正常运行。通过终端电气综合治理装置——中线安防保护器对线路谐波进行治理，从而降低中线电流对于保障工业生产的高效运行具有重要意义。

1工业厂房行业特征

l 生产规模与空间布局多样：不同行业的生产规模差异巨大。

l 设备种类繁多且特性复杂：工业厂房内设备种类极为丰富，有各类加工机床、自动化生产线、动力设备等，这些设备的运行特性复杂多样。

l 生产连续性要求高：多数工业生产过程具有连续性特点，一旦生产中断，不仅会导致生产停滞、产品报废，还可能引发设备损坏、安全事故等问题。

2 工业厂房的负载特征

在工业厂房中，通常会涉及高新仪器、精密测量设备、开关电源、整流逆变器、UPS/EPS等设备，这些都是较大的谐波源。特别是大量使用开关电源负载和LED灯的场所，由于其负载特性，会产生明显的3次、5次和7次谐波。其中，3次谐波电流的叠加会导致中线电流过大，可能引发过热甚至火灾风险，因此需要及时采取治理措施，以确保电能质量和设备安全运行。

l 变频器：将固定频率的交流电变换成频率、电压连续可调的交流电，供给电动机运转。变频器是典型的非线性负载，目前，绝大部分变频器的整流环节都是应用6脉冲整流，所产生的谐波以5次、7次、11次为主。

l 整流器：整流器在工作时，会将输入的正弦交流电进行 “切割” 和 “变换”，由于其非线性的工作特性，使得输出的直流电中包含了以5、7次谐波为主的谐波电流。

l 电焊机：利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料。具有很强的非线性特性，在焊接起弧和焊接过程中，电流变化大，会产生大量谐波，其中以 3 次、5 次、7 次、11 次和 13 次谐波较为突出。

l 计算机及服务器：内部电源采用开关电源技术，其电流与电压关系呈非线性。计算机在开机、运行不同程序等过程中，会产生一定的谐波电流，且对电源的稳定性和质量要求较高。

l LED灯：需要通过驱动器将交流电转换为直流电来驱动 LED 芯片发光。LED 灯的驱动器会使其呈现非线性特性，在不同的亮度调节下，电流和功率变化不呈线性关系，可能会产生谐波，影响电网质量。

3 现场案例

现场情况：

安徽某工业厂房内主要涉及负载有加热设备（数量较多）、LED 灯组，空调，照明等，上述设备都属于非线性负荷,大大加重了谐波危害，尤其 3 次谐波的影响，导致中线线缆存在温度过高，中线电流过大，严重影响了电网、供配电系统和其他用电负载的运行，存在较大的安全隐患。

现场测试

解决方案：

设备配置:1台ANSNP100壁挂模块

中线电流治理前 中线电流治理后

上述中线治理前后的数据可以看到，治理前中线电流中3次谐波为109A左右，治理后中线剩余3次谐波为 3A左右，ANSNP 对于中线电流中3次谐波的治理能力补偿率在 97%及以上，符合前期预期的治理要求，设备的中线电流治理能力效果较好。

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 结论

综上所述，中线安防保护器在工业厂房和现代电力系统中扮演着至关重要的角色。随着非线性负载的广泛应用，3次谐波电流叠加导致的中性线电流过载问题日益突出，不仅威胁设备安全，还可能引发火灾等严重事故，同时造成电能消耗增加、设备故障以及使用寿命缩短等问题，直接和间接的经济损失相当巨大。中线安防保护器通过实时监测和限制中性线电流，有效解决了这一问题，为电力系统的稳定运行提供了有力保障。

审核编辑 黄宇