照明设计的负荷计算和减少谐波的方法

2018-09-21钟易宁存岱

电子制作 2018年15期

钟易，宁存岱

谐波的定义就是当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，形成了非正弦电流，从而产生谐波。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。所有谐波中，以3（及其整数倍）次谐波危害最大，我们已经知道，三相交流电的中性点在三相平衡时矢量和为零，即零线上电流矢量和为零（即便不平衡，零线电流也有限），但120度的3倍是360度，即3次谐波之间在三相电网中的矢量和是同相的，它们相互叠加，使零线上出线远大于相线上的谐波电流，这对线路、设备的危害就容易理解了；三次谐波会产生特别高的中线电流，甚至会超过相电流值，因此造成电器设备寿命大为减短，电网过热，甚至可能引起火灾。

人们已经意识到电器和电子产品产生的谐波电流进入商用电网会引起许多问题。由于半导体的非线性特征，采用半导体材料的带功率转换器的电气装置产生更多的谐波电流。大量使用这种产品如空调电视各种办公设备，电子镇流器等增加了进入电网的总谐波电流。它对电网危害主要有：功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等。对配电站，谐波会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。

供配电照明设计中减少谐波的产生的方法主要方法是使配电线路达到三相平衡，即使L1,L2,L3相上的负荷相等。如图1所示：在此配电箱负责三层防火分区二的空调用电，空调用电为单相电，那么不同区域分别为不同单相电源负责供电。

在通常的照明配电设计中。给出的配件导线计算公式是基本不考虑，还有谐波情况下得出的。因此，在谐波条件下的配电导线截面的计算就不能直接套用。需要特别处理才行在设计选取导线截面时需要充分考虑到配电导线的象限中线中心线的附加谐波电流影响急需要考虑电流增大所造成的导线截面增大的情况。在有荧光灯为主的线路中，中性线应不小于相线，如果尚地不满足导线的发热条件，还需增大中性线的面积，直至满足导线的发热条件为止。

同样道理节能光源照明配电装置谐波电流的大量存在。在具体选择配电线路的熔断器和断路器时，就要考虑到谐波电流的叠加效应对其他工作特性的影响。要保证所选取的电器参数能够很好的与被保护的照明配电线路光源的特性相配合，防止在正常工作中物动作或者在故障情况下的拒动作，以确保起到应有的保护作用。

图1 空调配电箱3AP.KT2系统图

照明配电箱的负荷计算原则：当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的15%时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备容量大于三相用电设备总容量的15%时，则须将单相设备容量换算成等效的三相设备容量，然后进行负荷计算。

以下面的图2为例，如果照明配电箱中的负荷中有三相负荷和单相负荷，配电箱的负荷计算方法为：

先判断全部单相之和是否大于三相之和的15%（注：全部单相之和就是把全部的各个单相负荷全部直接相加，得到的数值与三相负荷数值之和相比较）。

（1）当全部单相之和小于三相之和的15%时，配电箱设备容量＝全部单相之和＋三相负荷之和。

（2）当全部单相之和大于或等于三相之和的15%时，配电箱设备容量＝等效三相负荷＋真正三相负荷之和。

上面的第（2）种情况中，等效三相负荷的计算方法为：找出最大单相，然后这个数的3倍得到的就是全部单相的用电量了，称为等效三相。具体作法：把各个单相分别相加，（即单相L1的数值相加，单相L2的数值相加，单相L3的数值相加），看看是哪相的最大，假设是L1相最大为P1，那么3×P1得到的数值就是等效三相了。

以图2为例。单相负荷有n1，n2，ng1，ne1四条回路,三相负荷有NL1， NL2两条回路。n1， ne1接L1相，那么L1相的负荷之和为n1和ne1回路相加为0.8KW，n2回路接L2相，那么L2相的负荷为2.5KW, ng1回路接L3回路其负荷为0.5KW,最大单相负荷为L2相为2.5KW,那么其3倍为7.5KW,由此可得到此配电箱中的单相负荷的等效三相负荷为7.5KW；三相负荷有NL1， NL2，这两条回路的负荷值之和为22KW（10+12=22KW）,此配电箱设备容量＝等效三相负荷＋真正三相负荷之和，即：7.5+22=29.5KW。