+7 (495) 543-7260

info@windeq.ru

ГлавнаяЭффект от применения фильтра токов нулевой последовательности

Эффект от применения фильтра токов нулевой последовательности

В последнее время в системах электроснабжения офисных, административных и других  зданий увеличилось количество устройств, работающих с импульсными источниками питания, являющихся ярко выраженными нелинейными нагрузками, генерирующими высшие гармоники тока, в том числе и токи нулевой последовательности, что, наряду с асимметрией нагрузок, приводит к перегрузки нейтрального провода питающей сети. Известны случаи, когда действующее значение тока нейтрали распределительной сети превышало фазное значения токов в 1,5 и более раза. Проблема возникает на определенном этапе концентрации компьютерной техники и других потребителей с импульсными источниками питания в системах электроснабжения. В случаях, когда мощность нелинейных электропотребителей не превышает 10—15 %, каких-либо особенностей в эксплуатации системы электроснабжения, как правило, не возникает. При превышении указанного предела следует ожидать появления различных проблем в эксплуатации и последствий, причины которых не являются очевидными. В зданиях, имеющих долю нелинейной нагрузки свыше 25%, отдельные проблемы могут проявиться сразу.

Формы кривой тока (синий) и напряжения (красный) при линейной и нелинейной нагрузке:

ЛИНЕЙНЫЕ НАГРУЗКИ

  • Лампы накаливания 
  • Нагревательные элементы (ТЭН) 
  • Асинхронные электродвигатели и т.п.

   НЕЛИНЕЙНЫЕ НАГРУЗКИ

 
  • Персональные компьютеры
  • Файл-серверы
  • Мониторы
  • Копировальная техника
  • Блоки бесперебойного питания (UPS)
  • Газоразрядные лампы
  • Телевизоры и т.п.

Проблемы возникающие при значительной нелинейной нагузке:

1. Перегрев и разрушение нулевых рабочих проводников кабельных линий;

2. Дополнительные потери в силовых трансформаторах;

3. Ложное срабатывание предохранителей и автоматических выключателей;

4. Повышенный износ, вспучивание и преждевременное разрушение конденсаторов установок

компенсации реактивной мощности;

5. Ускоренное старение изоляции проводов и кабелей;

6. Несинусоидальность питающего напряжения;

7. Сбои в работе и физический выход из строя компьютерного оборудования;

8. Преждевременных выход из строя электродвигателей;

9. Снижение коэффициента мощности электроустановок зданий;

10. Некорректный учет потребляемой электроэнергии.


Типичная форма тока в фазном проводе офисного здания

 Форма тока в фазных проводах (А,B,C) и нейтрали (N) при идеально сбалансированной нелинейной нагрузке  

Такая форма тока появляется в случае, если основными потребителями в электрической сети являются офисное оборудование (компьютеры, мониторы, принтеры и т.д.). При такой форме фазного тока, даже в случаи абсолютной симметрии нагрузок в фазах, ток нейтрали будет большим. На рисунке показано, что происходит в нейтрали при идеально сбалансированной нагрузке, если токи в фазах имеют такую форму.

Как видно даже при идеально сбалансированном токе фаз ток в нейтрали превышает ток в фазе. В случаи несбалансированной нагрузки ток нейтрали возрастает и может значительно превышать фазные токи. Из практики известны случаи, когда ток в нейтрали превосходил токи фаза в 1,7 раза.

Особую опасность это представляет в старых сетях, где сечение проводника нейтрали выбиралось меньше сечения фазного проводника. В этом случаи ток нейтрали вызывает перегрев кабеля вплоть до его разрушения.

Причем, в соответствии с требованиями 6-го издания ПУЭ п. 3.1.17 нулевой рабочий проводник не защищен от перегрева автоматическими выключателями либо предохранителями.

Это происходило потому, что системы электроснабжения проектировались под линейную нагрузку, т.е. потребляемый электроприемниками ток в своем гармоническом составе содержал лишь основную гармонику (50 Гц). Следовательно, ток в нулевом рабочем проводнике не мог превосходить ток в наиболее нагруженной фазе, и защита, установленная на фазных проводниках, одновременно защищала и нулевой рабочий проводник от перегрева.

В процессе эксплуатации неравномерность распределения токов по фазам должна быть не более 10% (п.6.6. табл.6. Приложение 1, ПЭЭП), поэтому при определении длительно допустимых токов по условиям нагрева проводов и кабелей, нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются (п.3.1.10. ПУЭ), поскольку ток в этих проводниках при наличии линейных электропотребителей существенно меньше токов в фазных проводниках. В случае нелинейных электропотребителей токи в нулевых рабочих проводниках превышают фазные (в пределе в 1.7 раза).

Эффект от подключения фильтра нейтрали, Искажения напряжения:
 
Эффект от подключения ФТНП, Ток нейтрали

 

Применение ФТНП позволяет:

  • Уменьшить искажение напряжения;
  • Уменьшить ток нейтрали питающей линии и трансформатора;
  • Симметрировать напряжение в фазах;
  • Уменьшить напряжение земля - нулевой провод;
  • Уменьшить нагрев силового трансформатора;
  • Увеличить срок службы трансформатора;
  • Уменьшить потери энергии в распределительной сети;
  • Улучшить условие работы предохранителей и автоматических выключателей и многое другое.
О компании Станки для производства электрических машин Оборудование для обработки проводов и кабелей Ультразвуковое оборудование Нестандартное оборудование Материалы и компоненты

ООО «Технический центр «Виндэк»

142116, Московская область, Подольский район, поселок Сельхозтехника, Домодедовское шоссе, д. 1, корп. 3

Тел/факс: +7 (495) 543-72-60     E-Mail: info@windeq.ru     Сайт: www.windeq.ru