最近,本课堂接到很多关于配电系统异常的咨询,例如:
某医院新建的外科大楼,投入运行后,无功补偿柜发出过补的报警。
某信息服务中心投入运行后,频繁跳闸,并且零线过热。
某铸造厂生产时,变压器在没有达到额定负荷的情况下,温度很高。
某供热站,无功补偿装置频繁损坏。
出现上述这些问题,实际上是因为现代电气负荷与传统电气负荷发生了很大的变化。过去的负荷以电阻(照明、加热)、电感(电动机)为主,现在的负荷很多是整流电路,例如节能灯取代了白炽灯,电动机大多使用变频器驱动。
由于负荷的性质发生了变化,因此在设计和建造配电系统时,也要考虑一些新的因素。主要包括以下几个方面。
第一, 无功补偿的容量需要重新核算,不能按照传统的方法进行无功补偿。现在,很多负荷并不需要补偿容性无功。例如,典型的需要无功补偿的负荷是电动机。过去,电机直接连接到电网上,用工频电压驱动,因此需要补偿一定的无功功率。现在,电机往往通过变频器驱动,变频器并不需要很大的容性无功补偿。又例如,过去的日光灯采用电感镇流器,是电感性负荷,需要进行容性无功补偿,现在的日光灯多使用电子镇流器,并不需要容性无功补偿。如果仍然按照传统的方法设计无功补偿装置,轻则造成浪费,重则出现过补现象。
第二, 线路导体的截面积需要重新核算,在传统的配电系统中,主要考虑50Hz的基波电流。现代负荷大多产生谐波电流。谐波电流在导体中产生更大的热量。这是由于趋肤效应所致。因此,在进行导体的截面积设计时,要考虑谐波电流造成的额外热量。