1、3次谐波电流为什么降低配电系统的可靠性?
答:3次谐波电流降低配电系统的可靠性主要体现在三个方面。
1) 过流保护装置误动作,也就是意外跳闸。典型的现象是,虽然负荷还没有达到过流保护装置的动作阈值,过流保护装置就会动作。
2) 导致电缆过热,加速电缆绝缘层老化;电缆绝缘层老化会造成线路短路,导致配电系统的故障。
3) 导致变压器过热,缩短变压器的寿命,降低变压器的有效容量。
2、3次谐波电流为什么导致过流保护装置误动作?
答:这是因为3次谐波成分导致电流成为脉冲状的电流。按照常识,这种持续时间很短的电流,要达到同样的功率,峰值必须更大。
图12-1所示的是一台1500W的设备,按照正弦波电流计算,电流的有效值应该为7A左右,峰值电流为10A左右。但是,由于电流持续时间很短,这里的峰值达到了60A。
如果过流保护装置是通过检测峰值电流工作的,就会出现误动作。这种情况在实际中很常见。
案例1:
某火锅城,使用电磁炉加热,当客人较多时,频繁跳闸。而配电箱的设计容量已经留出了2倍的余量。这是因为电磁炉也是单相整流电路。
案例2:
某软件公司,使用数百台电脑,频繁出现跳闸现象。
图12-1 单相整流电路具有更大的峰值电流
3、3次谐波电流为什么导致电缆过热?
答:这是由于两个原因,一个是谐波电流的趋肤效应,另一个是3次谐波电流在零线上叠加所致。在现代建筑物中,后一个因素导致的问题的严重性远超过前一个因素。
图13-1所示为一个配电盘内的情况。
右图是可见光照片,图中的虚线圆圈内是零线端接位置。
左图是红外图像,温度越高,图像越明亮。图中最明亮的部位就是零线的位置。这是由于零线上流过较大的谐波电流所致。
图13-1 谐波电流导致电缆过热的情况
4、3次谐波