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电气回路谐波过载和起火危险的防范


作者:中国航空工业规划设计研究院 王厚余 来源:不详 时间:06-05-21 加入收藏加入收藏夹
关键字:电气回路  谐波过载  谐波电流  谐波电压  线性负载  非线性负载  正弦波

  谐波能使线路电流增大而过载,但最大的过载危险是三相四线回路三次及其奇数倍谐波电流引起的中性线过载危险。图4为一三相四线回路中相线和中性线的基波(50Hz)和三次谐波(150Hz)的电流波形,假设三相电流相等,因基波相位角差120度,它在中性线上的矢量和为零。但各相三次谐波电流在中性线上却处于同一相位上,它们不是互相抵消而是互相叠加如图所示(其奇数倍谐波电流也是如此,图中未表示)。这样中性线电流不再为零,当三次及其奇数倍谐波电流含量大时中性线电流可等于甚至大大超过相线电流。我国一些电气回路沿袭过去的老概念,中性线截面取为相线截面的二分之一以至三分之一,在现时非线性负载日益增多,特别是能产生大量三次谐波的气体放电灯等非线性负载大量使用的情况下,中性线的严重过载将不可避免。在我国电气消防安全检查中,中性线电流大于相线电流,其统一组织劣化以至亦色的隐患现象屡见不鲜,由此引起的电气火灾时有所闻,对这一电气危险不能掉以轻心。

图4 三次谐波电流中使中性线过载

四、防谐波电流过载的导体截面选择

  我国等同采用国际电工标准(IEC标准)的载流量国家标准已通过审查,但尚未颁布。现时手册、资料中提供的载流量较IEC标准的载流量为大,不够安全。对防谐波过载,我国规范的规定也不够具体。下文拟按IEC载流量标准的规定作些介绍。

  在IEC载流量标准中,三相四线回路采用多芯电缆或穿管导线时,不论导体数为四根或五银(其中一根为PE),其发热和载流量都按三根带载相线来考虑,当三相电流平衡时情况固然如此,当三相电流不平衡时情况也是如此,这是因为三相电流个等时电流较小一相的欠发热可以抵消中性线上的发热,即它将一个回路视作一个发热整体来对待。这样就可一概按三根带载相线的发热来标定回路的载流量。

  在三相电流平衡但有三次谐波电流回路中,固定相线因谐波电流而增加热量,中性线上则往往因谐波电流的叠加而发热更多。这时相线上并无可用以抵消中性线发热的欠发热,中性线上的发热纯系额外增加的发热,为此需考虑一降低系数不增大回路的载面和载流量,其值如表1:

表1 存在谐波电流时四芯和五芯电缆及穿管单芯导线的降低系数

相线电流内三次谐波含量(%)
降低系数
按相线电流选择导体截面 按中性线电流选择导体截面
0-15 1.0 -
15-33 0.86 -
33-45 - 0.86
>45 - 1.0

  当三相四线回路的导线在空气中互相间隔地明敷时,热量可以自由逸散,不存在上述互相抵消发热的问题。其载流量不是按整个回路而是按单根导体的发热来标定,不需对有谐波电流的回路考虑降低系数。

  下面试举二例来说明穿管导线和明敷导线在回路有三次谐波电流时的截面选择。导线都为铜芯PVC绝缘,工作温度为70摄氏度,环境温度为30摄氏度,穿管导线为在一般非热绝缘墙内暗效,明敷导线则用绝缘子在墙面上水平敷设,按IEC载流量标准,这两种敷设方式的载流空如表2所示:

表2 IEC载流量标准中铜芯PVC导线暗敷和明敷的载流量[FS:PAGE]

截面mm2 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35
穿管暗敷载流量A 15.5 21 28 36 50 68 89 110
墙面明敷载流量A - - - - - - 130 162
截面mm2 50 70 95 120 150 185 240 300
穿管暗敷载流量A 134 171 207 239 - - - -
墙面明敷载流量A 197 254 311 362 419 480 569 659

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