现象:
某地新安装了一块大屏幕显示屏,运行后,发现零线很热,达到烫手的程度。经过检查,发现相线电流为260A时,零线电流达到了450A。向大屏幕显示屏的供货商咨询解决的办法,得到的建议是再增加一根零线。
增加零线后,零线的温度明显降低,但是发现变压器下端的配电柜频繁跳闸。
原因分析:
现代的大屏幕显示屏一般使用发光二极管阵列,发光二极管采用直流电压驱动。直流电压是通过开关电源获得的。
每个开关电源的输入端是整流电路,因此是典型的谐波源。单相桥式整流电路的谐波电流有3次、5次、7次、9次等,电流的波形和频谱如图1所示。
图1 单相整流器的谐波电流波形与频谱
如前面的分析,3次谐波电流在零线上是算数叠加的,因此导致零线电流很大的现象。
需要注意的一点是,交流电流在导体上流动时,有一种物理现象,叫做趋肤效应,或者集肤效应。趋肤效应的意思是,交流电流不是均匀分布在导体中,而是向导体表面集中。交流电的频率越高,这种效应越显著。电流集中在靠近表面的位置,意味着导体的实际截面积减小。因此,当线路中流过谐波电流时,线路对于高次谐波电流呈现出更大的电阻。交流电阻与频率的平方根成正比,因此,一个导体对于3次谐波电流的电阻是基波电流电阻的1.7倍。按照功率P=I2R计算,同样幅度的3次谐波电流的发热量是基波电流发热量的1.7倍。
解决办法与效果:
在配电盘的零线上安装NBF零线电流阻断器,如图2所示。NBF零线阻断器对于减小零线上的三次谐波电流效果十分显著,可以将零线电流减小为原来的20%以下。
图2 用NBF零线电流阻断器减小零线电流
启示:
大屏幕这类大量使用开关电源作为供电的设备,工作时会导致零线电流过大这时,最好使用SPHF为开关电源供电,或者使用NBF阻断零线上的电流,防止零线过热或者跳闸的问题。
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