配電系統(tǒng)建設(shè)中需要考慮的五個(gè)因素

在很多地方都出現(xiàn)過一些電氣安全問題及隱患，一下是一些發(fā)生過的案例。

某醫(yī)院新建的外科大樓，投入運(yùn)行后，無功補(bǔ)償柜發(fā)出過補(bǔ)的報(bào)警。

某信息服務(wù)中心投入運(yùn)行后，頻繁跳閘，并且零線過熱。

某鑄造廠生產(chǎn)時(shí)，變壓器在沒有達(dá)到額定負(fù)荷的情況下，溫度很高。

某供熱站，無功補(bǔ)償裝置頻繁損壞。

出現(xiàn)上述這些問題，實(shí)際上是因?yàn)楝F(xiàn)代電氣負(fù)荷與傳統(tǒng)電氣負(fù)荷發(fā)生了很大的變化。過去的負(fù)荷以電阻(照明、加熱)、電感(電動(dòng)機(jī))為主，現(xiàn)在的負(fù)荷很多是整流電路，例如節(jié)能燈取代了白熾燈，電動(dòng)機(jī)大多使用變頻器驅(qū)動(dòng)。

由于負(fù)荷的性質(zhì)發(fā)生了變化，因此在設(shè)計(jì)和建造配電系統(tǒng)時(shí)，也要考慮一些新的因素。主要包括以下幾個(gè)方面。

第一， 無功補(bǔ)償?shù)娜萘啃枰匦潞怂?，不能按照傳統(tǒng)的方法進(jìn)行無功補(bǔ)償?，F(xiàn)在，很多負(fù)荷并不需要補(bǔ)償容性無功。例如，典型的需要無功補(bǔ)償?shù)呢?fù)荷是電動(dòng)機(jī)。過去，電機(jī)直接連接到電網(wǎng)上，用工頻電壓驅(qū)動(dòng)，因此需要補(bǔ)償一定的無功功率?，F(xiàn)在，電機(jī)往往通過變頻器驅(qū)動(dòng)，變頻器并不需要很大的容性無功補(bǔ)償。又例如，過去的日光燈采用電感鎮(zhèn)流器，是電感性負(fù)荷，需要進(jìn)行容性無功補(bǔ)償，現(xiàn)在的日光燈多使用電子鎮(zhèn)流器，并不需要容性無功補(bǔ)償。如果仍然按照傳統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償裝置，輕則造成浪費(fèi)，重則出現(xiàn)過補(bǔ)現(xiàn)象。

第二， 線路導(dǎo)體的截面積需要重新核算，在傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)中，主要考慮50Hz的基波電流?，F(xiàn)代負(fù)荷大多產(chǎn)生諧波電流。諧波電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生更大的熱量。這是由于趨膚效應(yīng)所致。因此，在進(jìn)行導(dǎo)體的截面積設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮諧波電流造成的額外熱量。

第三， 變壓器的容量需要重新核算，在傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)中，變壓器的容量是根據(jù)50Hz的基波電流條件進(jìn)行估算的?，F(xiàn)代負(fù)荷大多產(chǎn)生諧波電流。諧波電流在變壓器中產(chǎn)生更大的損耗，導(dǎo)致變壓器的溫度升高。這是由于兩個(gè)原因，一個(gè)是電流流過導(dǎo)體時(shí)的趨膚效應(yīng)，另一個(gè)是鐵心在高頻下?lián)p耗更大。因此，在進(jìn)行變壓器容量的設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮諧波電流的因素。

第四， 零線導(dǎo)體的截面積需要重新核算，傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，在三相四線制的配線中，如果三相負(fù)荷平衡，零線上的電流很小。但是，這里的前提是三相電的相位相差120°?，F(xiàn)在的負(fù)荷大多為單相整流電路，工作時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)的3次諧波電流。3次諧波電流在零線上是疊加的，而不是抵消的。這時(shí)，零線的截面積應(yīng)該是相線的2倍。

第五， 無功補(bǔ)償裝置要有抗諧波能力，無功補(bǔ)償電容與變壓器構(gòu)成LC并聯(lián)電路，當(dāng)這個(gè)LC并聯(lián)電路的諧振頻率與諧波電流的頻率相同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流諧振，結(jié)果是放大電流。輕則燒毀無功補(bǔ)償裝置，重則損壞變壓器。

為了滿足現(xiàn)代負(fù)荷的要求，除了在以上幾個(gè)方面加強(qiáng)配電系統(tǒng)以外，另外一個(gè)途徑就是改變負(fù)荷的性質(zhì)，也就是減小負(fù)荷的諧波電流發(fā)射。針對(duì)很多設(shè)備提出的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)就是基于這個(gè)思路。通過對(duì)設(shè)備的諧波電流發(fā)射提出限制，使其與現(xiàn)存的電網(wǎng)達(dá)到兼容狀態(tài)。