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如何解决LED大屏幕造成的零线电流过大问题

北京航天爱威电子技术有限公司

2013/7/26 9:46:30

  某地新安装了一块LED大屏幕,运行后发现零线很热,达到烫手的程度。经过检查,发现相线电流为260A时,零线电流达到了450A。向大屏幕显示屏的供货商咨询解决的办法,得到的建议是再增加一根零线。增加零线后,零线的温度明显降低,但是发现变压器下端的配电柜频繁跳闸。

  某城市新安装了一组LED大屏幕,选用两台1000KVA的变压器供电,发现零线很相当。经过测量,发现相线电流为900A时,零线电流达到了1500A,变压器下端的配电柜经常跳闸。

  零线电流过大原因分析:

  现代的大屏幕显示屏一般使用发光二极管阵列,发光二极管采用直流电压驱动。直流电压是通过开关电源获得的,每个开关电源的输入端是整流电路。单相桥式整流电路的谐波电流有3次、5次、7次、9次等,电流的波形和频谱如图1所示。

 单相整流器的电流波形  单相整流器的电流频谱

图1 单相整流器的谐波电流波形与频谱

  3次谐波电流在零线上是算数叠加的,因此导致零线电流很大、零线过热的现象;开关柜中零线电流过大,导致配电柜经常跳闸,甚至引发火灾。

  还需要注意的一点是,交流电流在导体上流动时,有一种物理现象,叫做趋肤效应,或者集肤效应。趋肤效应的意思是,交流电流不是均匀分布在导体中,而是向导体表面集中。交流电的频率越高,这种效应越显著。电流集中在靠近表面的位置,意味着导体的实际截面积减小。因此,当线路中流过谐波电流时,线路对于高次谐波电流呈现出更大的电阻。交流电阻与频率的平方根成正比,因此,一个导体对于3次谐波电流的电阻是基波电流电阻的1.7倍。按照功率P=I2R计算,同样幅度的3次谐波电流的发热量是基波电流发热量的1.7倍。

  由于一般配电系统中,零线的截面积并不比相线大。因此,当LED大屏幕作为负载,相线的电流达到额定负荷时,零线上的电流必然会过流。由于零线上通常没有保险装置,不能象相线那样在过流的情况下自动断开。因此,零线上发生过流必然会导致零线过热,这就构成了巨大的火灾隐患。

  如何解决零线电流过大的问题

  在变压器或配电盘的零线上安装航天绿电的NBF零线电流阻断器可以解决零线电流过大的问题。NBF零线阻断器对于减小零线上的三次谐波电流效果十分显著,可以将零线电流减小为原来的10%。同时,NBF零线电流阻断器还有明确的节电效果。

  NBF零线电流阻断器串联安装在系统的零线上。可以安装在配电系统的任何位置,即可以安装在变压器的输出端,也可以安装在总配电柜处,也可以安装在分配电盘处。但是NBF安装的位置不同,3次谐波电流抑制作用和节电效果不同。

  NBF零线电流阻断器与大家熟悉的谐波滤波器不同。一般的谐波滤波器仅能保证安装位置上游的谐波电流达到控制目标,而对下游的谐波电流没有任何效果。NBF对于其安装位置下游线路上的3次谐波电流具有良好的抑制作用,当然,下游没有了谐波电流,上游的谐波电流也就自然消失了。

  由于航天绿电的NBF零线电流阻断器能够对安装位置下游的所有线路上的3次谐波电流起到抑制作用,因此,建议尽量在上游的位置安装NBF,这样受益的范围是NBF下游的所有线路。例如,如果在变压器的输出端安装NBF,则该变压器的下游所有线路都不会受到3次谐波电流的危害。

  NBF零线电流阻断器的安装过程很简单,只要将原来系统的零线断开,将NBF串联接入即可。连接好后,即可投入运行,不需要任何调试。

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