Эффект от применения
ФТНП
Фильтр Токов Нулевой Последовательности
Зачем
нужен ФТНП?
Проблема возникает на определенном этапе концентрации компьютерной
техники и других потребителей с импульсными источниками питания в
системах электроснабжения офисных, административных и др. зданий. В
случаях, когда мощность нелинейных электропотребителей не превышает
10—15 %, каких-либо особенностей в эксплуатации системы
электроснабжения, как правило, не возникает. При превышении указанного
предела следует ожидать появления различных проблем в эксплуатации и
последствий, причины которых не являются очевидными. В зданиях, имеющих
долю нелинейной нагрузки свыше 25%, отдельные проблемы могут проявиться
сразу.
Формы кривой тока (синий) и напряжения (красный) при
линейной и нелинейной нагрузке:
ЛИНЕЙНЫЕ
НАГРУЗКИ
НЕЛИНЕЙНЫЕ
НАГРУЗКИ
· лампы накаливания
· нагревательные элементы (ТЭН)
· асинхронные электродвигатели
и т.п.
· Персональные компьютеры
· Файл-серверы
· Мониторы
· Копировальная техника
· Блоки бесперебойного питания (UPS)
· Газоразрядные лампы
· Телевизоры
и т.п.
Проблемы возникающие при значительной
нелинейной нагузке
:
1.
Перегрев и разрушение нулевых рабочих проводников кабельных линий
2. Дополнительные потери в силовых трансформаторах
3. Ложное срабатывание предохранителей и автоматических выключателей
4. Повышенный износ, вспучивание и преждевременное разрушение
конденсаторов установок компенсации реактивной мощности
5. Ускоренное старение изоляции проводов и кабелей
6. Несинусоидальность питающего напряжения
7. Сбои в работе и физический выход из строя компьютерного оборудования
8. Преждевременных выход из строя электродвигателей
9. Снижение коэффициента мощности электроустановок зданий
10. Некорректный учет потребляемой электроэнергии
Такая форма тока появляется в
случае, если основными потребителями в электрической сети
являются офисное оборудование (компьютеры, мониторы,
принтеры и т.д.). При такой форме фазного тока, даже в
случаи абсолютной симметрии нагрузок в фазах, ток нейтрали
будет большим. На рисунк
е
п
оказано, что происходит в нейтрали
при идеально сбалансированной нагрузке, если токи в фазах
имеют такую форму.
Как видно даже при идеально сбалансированном токе
фаз ток в нейтрали превышает ток в фазе. В случаи
несбалансированной нагрузки ток нейтрали возрастает и может
значительно превышать фазные токи. Из практики известны
случаи, когда ток в нейтрали превосходил токи фаза в 1,7
раза.
Особую опасность это представляет в старых сетях, где
сечение проводника нейтрали выбиралось меньше сечения
фазного проводника. В этом случаи ток нейтрали вызывает
перегрев кабеля вплоть до его разрушения.
Причем, в соответствии с требованиями
6-го издания ПУЭ п. 3.1.17 нулевой рабочий проводник не
защищен от перегрева автоматическими выключателями либо
предохранителями.
Это происходило потому, что системы электроснабжения
проектировались под линейную нагрузку, т.е. потребляемый
электроприемниками ток в своем гармоническом составе
содержал лишь основную гармонику (50 Гц). Следовательно, ток
в нулевом рабочем проводнике не мог превосходить ток в
наиболее нагруженной фазе, и защита, установленная на фазных
проводниках, одновременно защищала и нулевой рабочий
проводник от перегрева.
Типичная форма тока в
фазном проводе офисного здания
Форма тока в фазных
проводах (A,B,C)
и нейтрали (N) при идеально сбалансированной нелинейной
нагрузке
В процессе эксплуатации
неравномерность распределения токов по фазам должна быть не
более 10% (п.6.6. табл.6. Приложение 1, ПЭЭП), поэтому при
определении длительно допустимых токов по условиям нагрева
проводов и кабелей, нулевой рабочий проводник
четырехпроводной системы трехфазного тока, а также
заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не
принимаются (п.3.1.10. ПУЭ), поскольку ток в этих
проводниках при наличии линейных электропотребителей
существенно меньше токов в фазных проводниках. В случае
нелинейных электропотребителей токи в нулевых рабочих
проводниках превышают фазные (в пределе в 1.7 раза).
П
рименени
е
ФТНП
позволяет:
Уменьшить
искажение напряжения
Уменьшить
ток нейтрали питающей линии и трансформатора
Симметрировать
напряжение в фазах
Уменьшить
напряжение земля - нулевой провод
Уменьшить
нагрев силового трансформатора
Увеличить
срок службы трансформатора
Уменьшить
потери энергии в распределительной сети
Улучшить
условие работы предохранителей и автоматических
выключателей
и многое другое