1、概述
社会经济和科技的发展推动着通信技术、计算机技术、光电技术等的不断进步,在实际生产和生活中现代电力电子设备、变频空调、LED屏、计算机、数字办公设备以及通信设备等被广泛应用,这些设备和装置的使用以及三相不平衡等问题的存在会导致中性线电流过大,容易造成中性线绝缘层老化起火从而引发火灾,存在较大的安全隐患。针对这样的情况,我司新型的ANSNP中线安防保护器可有效消除过大的中性线电流,解决谐波污染严重、三相不平衡、功率因数低等电能质量问题。
中线安防保护器的基本原理为:通过电流检测环节采集系统中性线上各次谐波电流,经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量,生成谐波电流指令,通过功率执行器件输出与谐波电流幅值相等方向的补偿电流,补偿电流注入中性线,实现消除中性线电流的目的。

2、产品设计的必要性
2.1 应用背景
社会经济和科技的发展推动着通信技术、计算机技术、光电技术等的不断进步,根据近几年的火灾数据统计,电气火灾占据所有火灾的比例非常高。2018年全年全国共统 计火灾38.9万起,死亡2113人,受伤1637人。电气火灾比例高,违反电气安装使用规定等引发 的火灾共11.6万起,死亡745人,受伤538人,分别占总数的29.7%、35.3%和32.9%。其中电气线路是电气火灾中主要的起火源,所占的比例高达60%以上,是防范的重点(公安部消防局, 2010)。其中由于中性线导致的起火数量占有不小比例,治理中性线电流过大问题是非常有必要的。

2.2 中性线定义及危害
中性线的定义:三相电的星形接法是把每一相电源或负载的一端都接在中性点上,将中性点引出的这条线叫中性线,这样就形成三相四线制或者五线制。也可不引出,形成三相三线制。现在的低压配电线路,采用多的是三相四线制,其中的三条线路分别用A、B、C代表三相,另一条中性线用N代表。
在三相四线制或五线制供电系统运行过程中,中性线引发火灾事故主要通过三种途径:
※中性线长期过载导致中性线绝缘层老化,后使得绝缘层燃烧引发火灾;
※中性线故障使中性线开路,导致三相电严重不平衡,烧毁电气设备引发火灾。
※中性线老化使线路局部过热,导致中性线绝缘层老化,后使得绝缘层燃烧引发火灾。

3.解决方案
中线安防保护器
3.1产品外观及尺寸
4、技术参数


5、应用案例
体育中心N线治理项目

某体育中心泛光照明供配电系统,选择10个测量点测量了电参量,各个配电箱总进线端A/B/C三相电流基本平衡,各相电流有效值不超过350A,N线电流有效值非常大,N线电流是相线电流 的1.7倍左右,当前系统存在以下几点问题:
(1)N电流是相线电流的1-1.7倍左右;
(2)N电流的主要谐波频次为3次谐波电流,还存在3N次谐波和不平衡电流;
(3)总电流谐波畸变率相对偏高;
(4)非线性负荷(开关电源型)基波功率因数cosφ为容性,若THDi减小,全波功率因数PF 会相应增大。

6、原因分析
该系统主要负荷类型为开关电源型,开关电源型负荷有2大特点:
(1)电流有效值分解后,谐波电流以3次谐波电流为主,THDi一般在70%-120%之间。
(2)纯开关电源的无功特性为容性无功居多,开关电源的无功本身属于容性无功,如果主动
投入电容器的话,反而会使系统无功功率增加,出现功率因数急速降低的现象。
理论上讲中性线产生电流的原因主要有两方面:
(1)A/B/C三相不平衡导致中性线上有零序电流的存在;
(2)相线3N次谐波电流会在中性线上叠加。
7、方案选型(以AL6配电箱为例)

如图所示,需要测量的数据主要为N线电流及总谐波电流畸变率。图左上为监测点电流,右上为对应电流畸变率。Irms1为相线网侧电流,2为相线负载电流,3为中性线网侧电流,4为ANSNP发出电流。
体育中心AL8号配电箱负载经过ANSNP设备治理后,相线电流从175A左右降到128A左右。ANSNP设备输出274A的补偿电流,中性线电流经过补偿后在37A左右,满足对治理效果的预期要求。

8、应用领域
机场/体育馆/影剧院:照明灯光系统,音响系统;
学校/研究院:精密实验室,机房,数据中心;
医院:医用大型设备使用室,如手术室楼层,医学成像检验科,放疗科等:
商业综合体:大型LED屏幕,舞台调光系统,地下停车场充电区域。

功能:
大量非线性负载使用会导致中性线3N次谐波电流过大,三相不平衡等问题往往也会造成中性线电流过大。而中性线电流过大非常容易导致中性线绝缘层老化起火引发火灾,存在较大的安全隐患。针对这样的情况,我司采用先进的电力电子技术、控制理论等研制出了新型的中线安防保护器,可有效消除中性线电流过大的情况而造成的电气火灾安全隐患。
应用范围:
适用于商场、剧院、体育中心、数据中心、医院等3N次谐波较大场合,能够有效的治理过大的零线电流。
订货范例:
具体型号:ANSNP70-0.4/B
技术参数:谐波补偿电流0-200A
工作电压及频率:380V/50Hz
接线方式:三相四线