2011年的某一天,一科研单位的配电盘突然起火燃烧,幸亏发现及时没有酿成大祸。但是起火的原因颇令人费解,配电盘内的迹象表明,连接零线的位置有明显高温烧灼的迹象。经过测试,发现三相负荷基本平衡。进一步测量零线的电流,竟达到相线电流的1.7倍左右。这种现象引起了技安人员的关注,经过广泛的调研,最后确认这是谐波电流导致的一种奇怪现象。
谐波电流是电脑等信息设备工作时产生一种有害电流,他们将这种有害电流发射到电网上,导致电网的种种故障,其中导致零线电流过大就是最典型的一个现象。该科研单位刚刚增加了一批电脑,因此引起本文开始描述的现象。
目前,对谐波电流现象的认识还仅限于少数专家的范围,但是由于我国现代化进程过于迅速,电子设备大量应用,谐波电流造成的危害范围已经十分广泛。因此,必须尽快普及相关的知识,避免谐波电流造成更大的危害。
电子设备与谐波电流
不仅信息设备产生谐波电流,任何电子设备都会产生谐波电流。就像各种以燃油为动力的发动机会污染空气一样,任何电子设备工作时,都会产生谐波电流,小到手机的充电器,大到电梯控制器。电子设备是依靠复杂的电子线路工作的,而这些电子线路都是靠直流电来工作的。由于发电厂发出的都是交流电,因此电子设备必须将交流电整流,变换为直流电后才能够使用。整流电路就是产生谐波电流根源。
由于现代社会中电子设备无处不在,因此谐波电流无处不在,谐波电流的危害日益严重,专家们将谐波污染,排在空气污染和水污染之后,称为第三大污染源。这是有道理的,因为电力在现代社会中的作用已经达到不可或缺的程度,电力污染必然给社会带来巨大的影响。带来的最大问题就是谐波污染问题。谐波带来的种种危害中,与我们生活关系最密切的谐波污染现象就是导致电气火灾发生。
近年来电子信息设备普及的如此迅猛,特别是信息设备、大尺寸LED屏、节能灯等,以前所未有的速度普及。以至于由此引起的种种不良后果我们还来不及认识,更谈不上应对。就像城市中的汽车发展速度之快,以至于交通堵塞、空气污染等问题搞得人们猝不及防一样。
谐波污染与电气火灾
90年代,欧美国家开始大量普及信息设备、节电设备,这些设备产生的谐波污染了电网,其中最严重的一个后果就是电气火灾频繁发生。人们经过深入的分析,终于发现了导致这些问题罪魁祸首,是谐波电流!原来,电子设备产生了谐波电流,谐波电流导致电气线路过热,诱发火灾。于是,政府主导编制了对电子设备谐波电流发射的控制标准,这类似于限制汽车的尾气排放。今天,由谐波电流导致的火灾已经鲜有发生。
谐波电流是怎样导致火灾发生的呢?这是由于一个传统电工理论被颠覆引起的。我们知道,在配电系统中有火线和零线两种线路。传统的电工理论认为,当三相负荷平衡时(规范的电气施工能够保证),零线上的电流为零。“零线”这个术语大概就是由此而来吧。因此,传统上,在电气设计施工时,会减小零线的截面积。但是,当电气负荷为现代电子设备时,这个理论被彻底颠覆了。当负荷为电子设备时,“即使三相负荷平衡,零线上的电流也不为零,而是会达到相线电流的2倍”。
这是一个惊人的结论。因为零线上有过大的电流会导致零线导体过热。从基本的物理知识,我们知道,当导体上的电流达到原来电流的2倍时,导体发热量是原来的4倍!后果可想而知了,这是严重的火灾隐患。
拥有电气知识的读者可能会质疑:线路上的电流过大,不是有保险吗,保险的用途不就是防止线路过流引起火灾吗?这非常有道理!但是电气施工规范中规定,保险只在火线上安装,并不在零线上安装。因此,零线上的电流再大,也不会有保险来切断电流。
防患于未然
我们发现了谐波电流这个奥秘,解决它就不是难题了。我们可以在为电子信息设备大量集中的设施装修时,加粗零线,使其允许更大的电流。实际上在欧美国家的一些机房装修中,已经采取了这个方法。
但是,对于大量的现存设施怎么处理呢。重新布线会导致工程量巨大,并且在很多场合不允许大面积的施工和较长的施工周期。
NBF零线电流阻断器就是为了解决这个问题推出的解决方案。NBF的中文名叫做“零线谐波电流阻断器”。这种设备从上世纪90年代开始在欧美国家广泛应用。航天科工集团706所发挥在电能质量控制技术方面的优势,自主研发了NBF产品,其性能指标达到国外同类产品的先进水平。
NBF的安装十分简单,串联安装在零线上,就能够将电子设备产生的谐波电流减小80%以上。仅需要半天的施工时间,而断电时间可以控制在1小时以内。
经过测试,NBF不仅能够消除零线电流过大引起的火灾隐患,还能够消除谐波电流带来的其它危害。通过安装NBF可以大大改善办公环境中的电磁环境,增进人体健康。
谐波电流产生较强的电磁辐射,使空间充满了低频磁场。人体长期处于低频磁场中,会出现一些不适的现象,比如常见的亚健康状态,包括:时常会出现困倦、疲乏、失眠、肌肉酸痛、情绪不稳定等症状。
世界卫生组织现已把低频电磁场与苯烯、电焊烟雾一起归为一类致癌物。WHO国际癌症研究机构及WHO专题工作组经评估认为,低频磁场与儿童白血病及脑癌有关,当磁场暴露强度超过0.3μT时儿童白血病的患病风险增加2倍。
另外,安装NBF能够起到节电的作用。因为谐波电流导致的变压器、线路等额外发热都是需要能量的。减小了谐波电流,就是减小了发热,也就节省了能源。测试表明,NBF的节电率最大可以达到8%。
NBF零线电流阻断器的推出是航天技术服务民生的又一个力作,将在促进绿色楼宇建设方面发挥巨大的作用。
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