零序電流產生的原因以及治理設備的選用
在電力系統中,零序電流是一個重要且常見的現象。過大的零序電流會導致變壓器和線路額外發熱、電能質量下降、保護裝置誤動或拒動,甚至引發安全事故。因此,深入理解其產生原因并正確選用治理設備,對保障電網安全、穩定、高效運行至關重要。
一、 零序電流的產生原因
1、線路參數不對稱: 架空線路的排列不完全對稱、電纜的制造或敷設偏差,會導致三相線路的對地電容不完全相等,從而產生零序電流。
2、變壓器勵磁電流: 變壓器的勵磁電流本身就含有少量的三次諧波分量,這些分量在中性點上疊加后會形成零序電流。
3、設備老化或故障: 例如,電纜絕緣老化導致對地泄漏電流增大,或發生單相接地故障時,會產生非常大的零序電流(這是保護裝置需要動作切除故障的信號)。
4、單相負荷的大量使用: 在低壓配電系統中,照明、空調、電腦、充電樁等大量負載都是單相接入的。如果三相上的單相負載分配不均,就會導致三相電流不平衡,從而產生零序電流。
二、 治理設備的選用
1、零序電流濾波器
工作原理: 通常由一個或多個電抗器組成,串聯在相線和中性線中。它對工頻(50hz)電流阻抗很小,但對高頻的零序諧波電流(如150hz, 250hz)呈現高阻抗,從而阻止這些諧波電流流向變壓器和上游電網,將其限制在負載側本地。
2、有源電力濾波器(apf - active power filter)
工作原理: 實時檢測負載電流中的諧波和無功分量(包括零序分量),然后通過電力電子變流器生成一個與這些有害電流大小相等、方向相反的補償電流注入系統,從而將其抵消。現代apf普遍具備同時補償諧波(2-25次及以上)、無功和不平衡電流的功能。
總之,治理零序電流需“對癥下藥”,通過科學的測量和分析,選擇最經濟高效的治理方案,才能確保電力系統的安全穩定運行。
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