一. 背 景

社會經濟和科技的發展推動著通信技術、計算機技術、光電技術等的不斷進步，在實際生產和生活中現代電力電子設備、變頻空調、LED屏、計算機、數字辦公設備以及通信設備等被廣泛應用，這些設備和裝置的使用以及三相不平衡等問題的存在會導致中性線電流過大，容易造成中性線絕緣層老化起火從而引發火災，存在較大的安全隱患。針對這樣的情況，我司新型的ANSNP中線安防保護器可有效消除過大的中性線電流，同時解決諧波污染嚴重、三相不平衡、功率因數低等電能質量問題。

根據最近幾年的火災數據統計，電氣火災占據所有火災的比例非常高。2018年全年全國共統計火災38.9萬起，死亡2113人，受傷1637人。電氣火災比例最高，違反電氣安裝使用規定等引發的火災共11.6萬起，死亡745人，受傷538人，分別占總數的29.7%、35.3%和32.9%。其中電氣線路是電氣火災中最主要的起火源，所占的比例高達60%以上，是防范的重點（公安部消防局，2010)。其中由于中性線導致的起火數量占有不小比例，所以治理中性線電流過大問題是非常有必要的。

二. N線電流的影響

三. 中性線定義及危害

中性線的定義:三相電的星形接法是把每一相電源或負載的一端都接在中性點上，將中性點引出的這條線叫中性線，這樣就形成三相四線制或者五線制。也可不引出，形成三相三線制。現在的低壓配電線路，采用最多的是三相四線制，其中的三條線路分別用A、B、C代表三相，另一條中性線用N代表。

在三相四線制或五線制供電系統運行過程中，中性線引發火災事故主要通過三種途徑:

a. 中性線長期過載導致中性線絕緣層老化，最后使得絕緣層燃燒引發火災;

b. 中性線故障使中性線開路，導致三相電嚴重不平衡，燒毀電氣設備引發火災;

c. 中性線老化使線路局部過熱，導致中性線絕緣層老化，最后使得絕緣層燃燒引發火災。

四. 中線安防保護器的基本原理

通過電流檢測環節采集系統中性線上各次諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，生成諧波電流指令，通過功率執行器件輸出與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，補償電流注入中性線，實現消除中性線電流的目的。

4.1 產品設計標準

GB 50054-2011《低壓配電設計規范》GB 17625.1-2012《電磁兼容限值諧波電流發射限值(設備每相輸入電流≤16A)》GB/T 17625.8-2015《電磁兼容限值每相輸入電流大于16A小于等于75A連接到公用低壓系統的設備產生的諧波電流限值》

在三相四線制低壓0.4kV配電系統中，中性線一般小于等于相線的線徑，而當中性線中存在3N次諧波時，中性線電流非常容易超過相線電流。

4.2 產品功能特點

a. 對末端回路電流進行檢測、分析，治理諧波及三相不平衡可治理由3N次諧波和三相不平衡造成的N線電流過大問題消除其造成的電氣火災安全隱患;

b. 溫度檢測; 末端配電系統智能穩壓功能，漏電檢測，

c. 實現系統N線電流治理，同時具備諧波電流、無功功率、雜散電流、系統電流突變，諧波電流突變的抑制功能;

d. 系統節能功能 ;降低系統線纜損耗,降低系統由于集膚效應引起的損耗問題，實現綜合節能。同時可以提高系統的元件使用壽命，降低維修成本。

e. 無線數據傳輸功能及手機APP交互功能（通過手機APP控制設備運行啟停、參數設置和運行數據查詢，方便運維管理和操作。（設備自帶無線WiFi通訊，用于手機App近端監控 ）。

4.2 中線安防保護器上圖示例

圖1 斷路器內置于配電箱

圖2 斷路器外置于配電箱

注：若斷路器外置于配電箱，需要給斷路器加裝配電箱，其配電箱的尺寸參考下表。

4.3 產品實物照片和尺寸

4.4 技術參數

4.5 產品證書

五. ANSNP中線安防保護器應用案例

5.1 某某體育中心N線治理項目

某某體育中心泛光照明供配電系統，選擇10個測量點測量了電參量，各個配電箱總進線端A/B/C三相電流基本平衡，各相電流有效值不超過350A，但是N線電流有效值非常大,N線電流是相線電流的1.7倍左右，總結當前系統存在以下幾點問題:

(1) N電流是相線電流的1-1.7倍左右;

(2) N電流的主要諧波頻次為3次諧波電流，同時還存在3N次諧波和不平衡電流;

(3) 總電流諧波畸變率相對偏高;

(4) 非線性負荷(開關電源型)基波功率因數cos中為容性，若THDi減小，全波功率因數PF會相應增大。

※原因分析

該系統主要負荷類型為開關電源型，開關電源型負荷有2大特點:

(1)  電流有效值分解后，諧波電流以3次諧波電流為主，THDi一般在70%-120%之間

(2)純開關電源的無功特性為容性無功居多，開關電源的無功本身屬于容性無功，如果主動投入電容器的話，反而會使系統無功功率增加，出現功率因數急速降低的現象。

另外，理論上講中性線產生電流的原因主要有兩方面 :

(1)  A/B/C三相不平衡導致中性線上有零序電流的存在;

(2)  相線3N次諧波電流會在中性線上疊加。

方案選型（以AL6配電箱為例）

※凈化效果

如圖所示，需要測量的數據主要為N線電流及總諧波電流畸變率。圖左上為監測點電流，右上為對應電流畸變率。Irms1為相線網側電流，2為相線負載電流，3為中性線網側電流，4為ANSNP發出電流，體育中心AL8號配電箱負載經過ANSNP設備治理后，相線電流從175A左右降到128A左右。ANSNP設備輸出274A的補償電流，中性線電流經過補償后在37A左右，滿足對治理效果的預期要求。

5.2 商業廣場N線治理項目

某商業廣場由于LED屏在工作過程中功率會不斷變化，導致N線電流大小隨之變化，配電間中性線發熱，配電箱溫度較高；隨著N電流的波動變化，變壓器間歇發出異響，現場母排和柜子之間的震動聲響比較頻繁。

※ 數據分析

根據LED屏亮度50%時變壓器測量數據可知，變壓器進線側電流畸變率約為45%，總諧波電流約為295A，N線電流約為640A，3次諧波電流最大為242A，超過國標《GB/T 14549-1993》中對應規定的限值(62A);電壓畸變率A相為5.03%，超出國標限值5%。根據LED亮度50%時末端配電箱測量數據可知，未端配電箱電流畸變率約為85%，總諧波電流約為 229A，N線電流約為438A，3次諧波電流最大為149A，超過國標《GB/T 14549-1993》中對應規定的限值(62A);電壓畸變率約為12%，超出國標限值5%。

※ 方案選型

※ 凈化效果

如下表所示，經過我們的SNP設備治理后，在LED屏亮度50%時，變壓器進線側中性線電流從622A降到43A左右;LED屏配電箱中性線電流從438A降到32A左右，滿足對治理效果的預期要求。

六. ANSNP中線安防保護器-應用場景

機場，體育館，影劇院:  照明燈光系統，音響系統；

學校，研究院:  精密實驗室，機房，數據中心；

醫院: 醫用大型設備使用室,如手術室樓層，醫學成像檢驗科，放療科等；

商業綜合體: 大型LED屏幕，舞臺調光系統，地下停車場充電樁區域 。

七. 結 語 

當前，現代電力電子設備普及及三相不平衡問題，導致中性線電流過大，易引發絕緣層老化起火，電氣火災占比高且中性線是重要起火源之一。安科瑞ANSNP中線安防保護器應運而生，它通過采集中性線諧波電流，計算并輸出反向補償電流消除過大電流，還能解決諧波污染、三相不平衡等問題。產品符合多項國標，具備溫度檢測、智能穩壓等功能，支持無線傳輸與手機APP操控。在體育中心、商業廣場等案例中，治理后中性線電流大幅下降，效果好，適用于機場、醫院、商業綜合體等多類場景，可消除安全隱患、節能降耗并延長設備壽命。