警惕！N线电流过大=电气安全隐患！这份终端治理方案请收好

1.2 N线电流产生的原因

在 0.4kV 低压配电系统中，N 线带电是较为常见的异常现象，主要由以下因素引起：1）A/B/C 三相负载电流不平衡；2）非线性负载产生 3n 次谐波电流；3）N 线断线导致阻抗急剧变大，电流无法经 N 线形成回路，负载侧中性点电位偏移；4）N 线与保护接地 PE 线混接；5）A/B/C 相线与 N 线间绝缘破损，引发相线与 N 线漏电；6）接地故障，TN-S 系统中若中性点接地电阻偏大或接地不可靠，发生单相接地时中性点电位升高，从而使 N 线带电 [9]。

3.1 无源装置

针对零序电流特性，市场上多采用无源零序滤波器治理 N 线过流问题。其基本原理为并联零序滤波器，对零序电流呈低阻抗特性，使零序电流主要经滤波器流通，减少 N 线电流。该类零序滤波器通常采用由电感、电容、电阻构成的 LC 滤波回路，或利用内部磁通相互抵消的方式滤除固定 3 次谐波分量，但对高次谐波需增设滤波回路，存在设备体积大、成本高的问题 [10]；采用串联于 N 线的零线电流阻断器进行治理，其原理是在 N 线串入高阻抗元件，阻止三相零序谐波流入 N 线。但在 N 线串接阻抗会改变零线整体阻抗，引发中性点电压漂移，抬升相 - 地电压，易造成用电设备损坏、开关及绝缘保护击穿。同时国标 GBJ65-83《工业与民用电力装置的接地设计规范》明确规定，零线上严禁串接开关、熔断器及电阻等器件。图 1 为零线电流阻断器接线图。

图1  零线电流阻断器连接图

3.2 有源装置

无源零序滤波器虽可在一定程度上治理 N 线电流过大问题，但自身存在局限性，难以适应负载快速变化工况，且易受系统运行状态影响。基于瞬时无功理论的 APF 有源电力滤波器，可对不同频率谐波进行实时检测、跟踪与补偿治理，适用于各类谐波环境，具有补偿效果好、响应速度快等优点，采用并联方式接入电网，不会影响其他用电负载回路正常运行。当前有源滤波技术仍存在以下不足：1）电压畸变率较高时，谐波检测精度偏低、误差较大；2）面对毫秒级负载波动，易出现补偿滞后现象；3）APF 输出阻抗与电网阻抗易引发高频谐振问题；4）弱电网条件下，相位裕度不足会影响 APF 运行稳定性。图 2 为 APF 补偿原理图。

终端电气综合治理系统解决方案集 “互联 - 监测 - 分析 - 治理” 四位一体，可实现配电系统从设备级监测、电能质量预判到异常数据分析的全过程管控，满足谐波、无功及三相不平衡治理要求，同时具备 N 线温度异常检测、N 线电流治理及过流反馈保护等功能。与 APF 有源滤波器及无源零线电流阻断器相比，其优势在于：1）构建 “互联 - 监测 - 分析 - 治理” 四位一体体系，涵盖硬件治理设备、通信网关、服务器与软件服务平台；2）强化 N 线电流监测与治理功能，包含 N 线温度监测预警、N 线电流治理及过流反馈保护等；3）新增末端电压稳定与三相不平衡治理功能。

终端电气电能质量综合治理设备工作原理如图 4 所示。通过电流采样互感器采集负载 A/B/C 三相电流，经内部 DSP+FPGA 处理芯片完成电流指令生成与控制，利用傅里叶分解将三相电流分解为基波有功电流、基波无功电流和谐波电流，并计算 N 相 3N 次谐波电流幅值，功率单元经 LC 滤波电路实现补偿电流输出 [11]。

图4 终端电气电能质量综合治理设备工作原理

针对终端电气治理设备运行数据与 N 线电流治理状态，一路经 485 总线传送至触摸屏本地显示，另一路由 WIFI 模块与网络通信电路上传，实现手机端或电脑端远程监测 [12]，具体系统结构如图 5 所示。

图5 系统结构图

图6 末端配电箱电气结构图

开启终端治理设备，再次对配电房进线柜和末端配电箱进行测试，数据如下：