在現(xiàn)代工業(yè)生產中，工業(yè)廠房作為核心場所，其電能質量直接關系到生產的穩(wěn)定性、設備的可靠性以及產品的質量。然而，非線性負載（如LED照明、計算機、UPS）和焊接設備等會產生3,5,7次諧波，諧波電流疊加導致中線電流過大，致導線過熱，加速絕緣老化，甚至引發(fā)火災影響變壓器和配電設備的正常運行。通過終端電氣綜合治理裝置——中線安防保護器對線路諧波進行治理，從而降低中線電流對于保障工業(yè)生產的高效運行具有重要意義。

N線電流影響

1線路發(fā)熱，加速絕緣老化，火災危險

N線電流過大，會使線路產生大量熱量，加速絕緣老化，縮短線路使用壽命，甚至可能使絕緣層熔化引發(fā)短路和火災.

2損壞電氣設備，三相電壓嚴重失衡

不平衡電流在N線產生的電壓降會使三相電壓不平衡加劇，導致部分設備電壓異常，影響設備正常運行.

3影響計量準確性

在三相四線制計量系統(tǒng)中，N線電流異常會使電能表計量出現(xiàn)偏差，給用戶和供電部門帶來經濟損失。

4引發(fā)保護裝置誤動作

N線過流可能使剩余電流動作保護器等保護裝置誤動作，導致供電中斷，影響供電可靠性。

5觸電風險增加

正常時N線電位接近零，但電流過大時，N線可能出現(xiàn)較高電位，當人體接觸與N線連接的設備外殼等部位時，會有觸電危險。

6接地故障隱患

在TN系統(tǒng)中，N線電流過大可能使接地電阻上的電壓升高，擴大故障影響范圍，增加人員觸電和設備損壞風險。

工業(yè)廠房的負載特征

在工業(yè)廠房中，通常會涉及高新儀器、精密測量設備、開關電源、整流逆變器、UPS/EPS等設備，這些都是較大的諧波源。特別是大量使用開關電源負載和LED燈的場所，由于其負載特性，會產生明顯的3次、5次和7次諧波。其中，3次諧波電流的疊加會導致中線電流過大，可能引發(fā)過熱甚至火災風險，因此需要及時采取治理措施，以確保電能質量和設備安全運行。

● 變頻器：將固定頻率的交流電變換成頻率、電壓連續(xù)可調的交流電，供給電動機運轉。變頻器是典型的非線性負載，目前，絕大部分變頻器的整流環(huán)節(jié)都是應用6脈沖整流，所產生的諧波以5次、7次、11次為主。

● 整流器：整流器在工作時，會將輸入的正弦交流電進行 “切割” 和 “變換”，由于其非線性的工作特性，使得輸出的直流電中包含了以5、7次諧波為主的諧波電流。

● 電焊機：利用正負兩極在瞬間短路時產生的高溫電弧來熔化電焊條上的焊料和被焊材料。具有很強的非線性特性，在焊接起弧和焊接過程中，電流變化大，會產生大量諧波，其中以 3 次、5 次、7 次、11 次和 13 次諧波較為突出。

● 計算機及服務器：內部電源采用開關電源技術，其電流與電壓關系呈非線性。計算機在開機、運行不同程序等過程中，會產生一定的諧波電流，且對電源的穩(wěn)定性和質量要求較高。

● LED燈：需要通過驅動器將交流電轉換為直流電來驅動 LED 芯片發(fā)光。LED 燈的驅動器會使其呈現(xiàn)非線性特性，在不同的亮度調節(jié)下，電流和功率變化不呈線性關系，可能會產生諧波，影響電網質量。

應用案例

案例一

深圳某商業(yè)中心主要涉及負載有電梯、LED燈組（數量較多）， LED屏，空調，照明等，導致開關出現(xiàn)溫度異常，N線電流過大的問題，影響了負載的用電安全。現(xiàn)場22個末端治理點位，以某個末端樓層配電間為例進行N線治理測試。

N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N線上有零序電流的存在；

2）相線3N次諧波電流會在N線上疊加（例：A相上有10A的3次諧波電流，B相上有20A的3次諧波電流，C相上有5A的3次諧波電流，N線上會有10+20+5=35A的諧波電流；同理9次諧波電流、15次諧波電流等都具有相同的特性）。

治理前

治理后

設備配置:1臺ANSNP100壁掛模塊

治理效果：

電流畸變率顯著減小，電流波形趨于正弦波

N線電流減小。3次諧波電流由治理之前的125A降低到5A左右，ANSNP對于N線電流中3次諧波的治理能力補償率在96%及以上，符合前期預期的治理要求；

減少線纜發(fā)熱。

案例二

江蘇某制造企業(yè)由于存在大量的LED照明燈具和可控硅調功器控制的電加熱設備致使產生大量的3次諧波，N線電流最大可達500A左右，線纜和斷路器發(fā)熱異常，現(xiàn)場的生產設備受到嚴重影響，生產效率下降。現(xiàn)場18個末端治理點位，以某個末端配電箱為例進行N線治理測試。

現(xiàn)場情況：加熱管投入運行少，功率小，電流小，此時N線電流120A左右；加熱管投入運行多，35%功率運行，N線電流較大，可達480A左右。

設備配置:1臺ANSNP100壁掛模塊

治理效果：

N線電流減小。3次和9諧波電流由治理之前的109.86A和35.66A降低到3.95和3.3A，ANSNP對于N線電流中3次諧波的治理能力補償率在97%及以上，符合前期預期的治理要求；線纜和斷路器的溫度降低

上述中線治理前后的數據可以看到，治理前中線電流中3次諧波為109A左右，治理后中線剩余3次諧波為 3A左右，ANSNP 對于中線電流中3次諧波的治理能力補償率在 97%及以上，符合前期預期的治理要求，設備的中線電流治理能力效果較好。

ANSNP 系列中線安防保護器并聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠對動態(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。中線安防保護器的基本原理為:通過電流檢測環(huán)節(jié)采集系統(tǒng)中性線上過電流信息，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產生與過電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入中性線，從而消除中性線中過大的電流。

總結

綜上所述，中線安防保護器在工業(yè)廠房和現(xiàn)代電力系統(tǒng)中扮演著至關重要的角色。隨著非線性負載的廣泛應用，3次諧波電流疊加導致的中性線電流過載問題日益突出，不僅威脅設備安全，還可能引發(fā)火災等嚴重事故，同時造成電能消耗增加、設備故障以及使用壽命縮短等問題，直接和間接的經濟損失相當巨大。中線安防保護器通過實時監(jiān)測和限制中性線電流，有效解決了這一問題，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有力保障。

審核編輯 黃宇