一年前的某一天,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。专业的电气安全人员对此现象也感到十分困惑。因为,按照电工的常识,当三相负荷平衡时,零线上的电流应该很小,接近为零。为什么这里会有这样奇怪的现象?如果这是一个普遍的现象,那么这预示着在办公楼内潜藏巨大的风险。因为零线上是没有保险装置的,零线上流过这么大的电流,会导致零线导体过热,诱发火灾隐患。
查找元凶
事故调查人员展开了更广泛的调查。调查的结果更令人震惊。因为,在很多场合人们都看到了类似的现象,也就是,即使三相负荷平衡,零线上仍然会有较大的电流。而传统的电工学理论告诉我们,当三相负荷平衡时,零线上的电流为零,“零线”这个术语大概也是由此而来的吧。难道指导了我们近百年的电工学基本理论突然不灵了?
专家们开始进行更深入的研究。结果发现,问题的元凶是谐波电流。传统的电工学上的很多结论对于谐波电流是不对的。其中,三相负荷平衡,零线上的电流为零,就是一个失效的结论。对于谐波电流,“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”。
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,会导致零线电流过大。前述该科研单位刚刚增加了一批电脑,因此引起了本文开始描述的现象。
电子设备与谐波电流
任何电子设备工作时都会产生谐波电流,就像各种以燃油为动力的发动机工作时会排出废气一样。电子设备中包含了一种叫做整流电路的电路,整流电路工作时,就会产生谐波电流。整流电路就是产生谐波电流的根源。
由于现代社会中电子设备无处不在,因此谐波电流也无处不在,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。
谐波电流与电气火灾
谐波电流的这种特性令人感到震惊。因为零线上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。
实际上,谐波电流导致火灾并不是最近才发现的新鲜事物。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,在欧美国家由谐波电流导致的火灾已经鲜有发生。
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中,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。重新布线会导致工作量巨大,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。安装施工时间仅需半天,而断电时间可以控制在1小时以内。
近年来电子信息设备的普及是如此迅猛,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。就像城市中的汽车普及速度之快,导致的交通堵塞、空气污染等问题搞得人们猝不及防一样。
NBF的推出是航天技术服务民生的又一力作,将在消除楼宇火灾隐患、保障楼宇安全方面发挥巨大的作用。
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