警惕！N線電流過大=電氣安全隱患！這份終端治理方案請收好

1.2 N線電流產生的原因

在 0.4kV 低壓配電系統中，N 線帶電是較為常見的異?，F象，主要由以下因素引起：1）A/B/C 三相負載電流不平衡；2）非線性負載產生 3n 次諧波電流；3）N 線斷線導致阻抗急劇變大，電流無法經 N 線形成回路，負載側中性點電位偏移；4）N 線與保護接地 PE 線混接；5）A/B/C 相線與 N 線間絕緣破損，引發相線與 N 線漏電；6）接地故障，TN-S 系統中若中性點接地電阻偏大或接地不可靠，發生單相接地時中性點電位升高，從而使 N 線帶電 [9]。

3.1 無源裝置

針對零序電流特性，市場上多采用無源零序濾波器治理 N 線過流問題。其基本原理為并聯零序濾波器，對零序電流呈低阻抗特性，使零序電流主要經濾波器流通，減少 N 線電流。該類零序濾波器通常采用由電感、電容、電阻構成的 LC 濾波回路，或利用內部磁通相互抵消的方式濾除固定 3 次諧波分量，但對高次諧波需增設濾波回路，存在設備體積大、成本高的問題 [10]；采用串聯于 N 線的零線電流阻斷器進行治理，其原理是在 N 線串入高阻抗元件，阻止三相零序諧波流入 N 線。但在 N 線串接阻抗會改變零線整體阻抗，引發中性點電壓漂移，抬升相 - 地電壓，易造成用電設備損壞、開關及絕緣保護擊穿。同時國標 GBJ65-83《工業與民用電力裝置的接地設計規范》明確規定，零線上嚴禁串接開關、熔斷器及電阻等器件。圖 1 為零線電流阻斷器接線圖。

圖1  零線電流阻斷器連接圖

3.2 有源裝置

無源零序濾波器雖可在一定程度上治理 N 線電流過大問題，但自身存在局限性，難以適應負載快速變化工況，且易受系統運行狀態影響?；谒矔r無功理論的 APF 有源電力濾波器，可對不同頻率諧波進行實時檢測、跟蹤與補償治理，適用于各類諧波環境，具有補償效果好、響應速度快等優點，采用并聯方式接入電網，不會影響其他用電負載回路正常運行。當前有源濾波技術仍存在以下不足：1）電壓畸變率較高時，諧波檢測精度偏低、誤差較大；2）面對毫秒級負載波動，易出現補償滯后現象；3）APF 輸出阻抗與電網阻抗易引發高頻諧振問題；4）弱電網條件下，相位裕度不足會影響 APF 運行穩定性。圖 2 為 APF 補償原理圖。

終端電氣綜合治理系統解決方案集 “互聯 - 監測 - 分析 - 治理” 四位一體，可實現配電系統從設備級監測、電能質量預判到異常數據分析的全過程管控，滿足諧波、無功及三相不平衡治理要求，同時具備 N 線溫度異常檢測、N 線電流治理及過流反饋保護等功能。與 APF 有源濾波器及無源零線電流阻斷器相比，其優勢在于：1）構建 “互聯 - 監測 - 分析 - 治理” 四位一體體系，涵蓋硬件治理設備、通信網關、服務器與軟件服務平臺；2）強化 N 線電流監測與治理功能，包含 N 線溫度監測預警、N 線電流治理及過流反饋保護等；3）新增末端電壓穩定與三相不平衡治理功能。

終端電氣電能質量綜合治理設備工作原理如圖 4 所示。通過電流采樣互感器采集負載 A/B/C 三相電流，經內部 DSP+FPGA 處理芯片完成電流指令生成與控制，利用傅里葉分解將三相電流分解為基波有功電流、基波無功電流和諧波電流，并計算 N 相 3N 次諧波電流幅值，功率單元經 LC 濾波電路實現補償電流輸出 [11]。

圖4 終端電氣電能質量綜合治理設備工作原理

針對終端電氣治理設備運行數據與 N 線電流治理狀態，一路經 485 總線傳送至觸摸屏本地顯示，另一路由 WIFI 模塊與網絡通信電路上傳，實現手機端或電腦端遠程監測 [12]，具體系統結構如圖 5 所示。

圖5 系統結構圖

圖6 末端配電箱電氣結構圖

開啟終端治理設備，再次對配電房進線柜和末端配電箱進行測試，數據如下：