安科瑞终端电气综合治理装置-如何解决配电系统中N线过载产生的6大危害？

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。

N线电流影响

1线路发热，加速绝缘老化，火灾危险

N线电流过大，会使线路产生大量热量，加速绝缘老化，缩短线路使用寿命，甚至可能使绝缘层熔化引发短路和火灾.

2损坏电气设备，三相电压严重失衡

不平衡电流在N线产生的电压降会使三相电压不平衡加剧，导致部分设备电压异常，影响设备正常运行.

3影响计量准确性

在三相四线制计量系统中，N线电流异常会使电能表计量出现偏差，给用户和供电部门带来经济损失。

4引发保护装置误动作

N线过流可能使剩余电流动作保护器等保护装置误动作，导致供电中断，影响供电可靠性。

5触电风险增加

正常时N线电位接近零，但电流过大时，N线可能出现较高电位，当人体接触与N线连接的设备外壳等部位时，会有触电危险。

6接地故障隐患

在TN系统中，N线电流过大可能使接地电阻上的电压升高，扩大故障影响范围，增加人员触电和设备损坏风险。

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。

● 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。

● 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。

● 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。

● 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。

● 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。

应用案例

案例一

深圳某商业中心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，N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N线治理测试。

N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N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，N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

设备配置:1台ANSNP100壁挂模块

治理效果：

电流畸变率显著减小，电流波形趋于正弦波

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；

减少线缆发热。

案例二

江苏某制造企业由于存在大量的LED照明灯具和可控硅调功器控制的电加热设备致使产生大量的3次谐波，N线电流最大可达500A左右，线缆和断路器发热异常，现场的生产设备受到严重影响，生产效率下降。现场18个末端治理点位，以某个末端配电箱为例进行N线治理测试。

现场情况：加热管投入运行少，功率小，电流小，此时N线电流120A左右；加热管投入运行多，35%功率运行，N线电流较大，可达480A左右。

设备配置:1台ANSNP100壁挂模块

治理效果：

N线电流减小。3次和9谐波电流由治理之前的109.86A和35.66A降低到3.95和3.3A，ANSNP对于N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；线缆和断路器的温度降低

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。

总结

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