PDF《的风险》

1 条零线组成.单相负载连接在各火线与零线 之间.因此,零线充当了所有单相负载电流的 公共 回路.三相电力系统的一个性质是,如果 各条火线的负载基本相当,则零线电流将接近于零,因为各个相电流相互 不同相 .换言之, 零线内的负载电流被 抵消 .在北美,有时楼宇配线设计会利用这种抵消作用,零线导线规格 小于火线.然而,计算机所产生的谐波电流会使此类系统的运行发生变化.计算机会产生大量的 三次谐波电流.由于数学相位性质,三次谐波电流在零线上相互叠加而不是相互抵消.因此,在 安装有大量个人电脑的楼宇中,零线可能承载比其设计值高得多的电流.事实上,单纯零线中的 谐波电流在理论上可达电力线满负荷额定电流的 1.7 倍.这是谐波和 PC 有关的最严重的问题. 注意上述数据显示,尽管零线电流不可能超过相电流,但在 PC 环境中零线电流却可能达到相电 流值.因此,在办公环境中决不允许零线降低规格. 这一问题并非 PC 环境所独有,因为还存在其他非线性负载,如日光灯镇流器.不过这一问题在 数据中心内已不再显著,因为相关规章中已要求采用功率因数校正设备(应注意即使所有插座均 为单相,多数楼宇还是采用三相配线). 谐波使楼宇电力变压器过载并导致其老化 电力变压器采用 KVA 为单位标示,设计用以承载频率为工频频率(50 或60 Hz)的电流.限制 变压器送电容量的是其温升水平.变压器内的热量由变压器的固有电阻及其输送的电流产生.当 电力变压器承载谐波电流时,一种称为 邻近效应 的效应(有时会与涡流作用相混淆)将导致 变压器的有效电阻随频率提高而增大.其结果是,如果变压器承载有显著的谐波电流,则必须降 低变压器容量,否则它可能过热并因绝缘老化而损坏.变压器故障经常是灾难性的,会释放有害 烟雾和火焰;

这可能导致公共设施关闭数日以及对健康和安全的多种不良后果. 系统 1: Dell 网络设备 系统 2: 个人电脑 系统 3: 网络设备与个人电脑 50-50 组合 K 系数 1.2 11.4 5.2 零线选型(为相线电流要求的百分比) 8% 102% 42% 表2测试结果 谐波和零线过载的风险 施耐德电气 ― 数据中心科研中心 第26 号白皮书 版本

1 5 这一问题出现需要

3 个条件同时发生:1)变压器负载必须接近其容量(不常见);

2)变压器 K 系数额定水平较差(邻近效应设计不佳);

3)楼宇内的主要负载须为 PC.这是真正的潜 在问题,在已部署了大量 PC 的情况下尤其如此.需要关注的地点通常还是 PC 密度较高的办公 室环境,如呼叫中心.如前文所解释的原因,这一问题在数据中心环境中已不再被关注. 谐波问题的消除和缓解 有多种方式可以避免谐波问题,包括: ? 指定采用不产生谐波的设备 ? 矫正谐波 ? 过度配置零线 ? 采用 K 额定值的变压器 指定采用不产生谐波的设备 对于网络设备,由于采用 IEC 规章,问题已被解决.对于 PC 则较为困难,因为大量谐波分量来 自显示器.一种方式是采用总体吸收功率较低的 PC 和显示器,例如采用液晶显示器或笔记本电 脑.这样楼宇配线和变压器问题均可避免. 矫正谐波 如果有 UPS 配合设备使用时,则在某些情况下 UPS 可以矫正或消除谐波.某些单相 UPS(如 施耐德电气旗下 APC Symmetra)可完全消除零线电流.如果采用功率因数校正 UPS 来为一组 PC 供电,则谐波问题不能向上游传递到楼宇配线或电力变压器.这种方式的优势是,它可以对 现有楼宇进行改造,并可和现有负载一起使用.此方式也可对配线和变压器问题进行矫正.对于 其他类型的负载,如谐波治理规章未涵盖的大型工业电机变频器,可采用在谐波产生处附近吸收 谐波的专门产品. 过度配置零线 在现代设施中,零线总是应被设计为与电力线相同的容量(或更大).这与允许降低零线规格的 电气规范大不相同.对于呼叫中心等大型个人电脑负载应用,一种合适的设计是规定零线超出相 线容量约 50%(在美国为