ANSNP中线安防保护器，谐波电流的“反向消除”原理与应用

一. 背景

在现代工业生产体系中，工业厂房的电能质量是保障生产连续性、设备寿命及产品品质的关键要素。随着 LED 照明系统、精密电子设备、不间断电源（UPS）等非线性负载，以及电弧焊机、变频器等设备的广泛应用，电网中 3、5、7 次等高次谐波污染问题日益严峻。这些谐波电流在中性线中大量叠加，极易导致中线电流异常超载，引发导线异常发热、绝缘层加速老化，甚至酿成电气火灾事故；同时，谐波还会造成变压器铁损增加、配电设备误动作等隐患，严重威胁供配电系统的安全稳定运行。

针对此痛点终端电气综合治理设备 —— 中线安防保护器应运而生。该装置通过优秀的谐波抑制与电流均衡技术，精准捕捉并滤除电网中的谐波电流，有效降低中线电流幅值，从根源上消除因谐波引发的安全隐患，为工业生产筑牢电力安全防线，对提升企业生产效率、保障设备稳定运行具有不可替代的作用。

二. 工业厂房的行业特征

• 生产规模与空间布局多样：不同行业的生产规模差异巨大。

• 设备种类繁多且特性复杂：工业厂房内设备种类丰富，有各类加工机床、自动化生产线、动力设备等，这些设备的运行特性复杂多样。

• 生产连续性要求高：多数工业生产过程具有连续性特点，一旦生产中断，不仅会导致生产停滞、产品报废，还可能引发设备损坏、安全事故等问题。

三. 工业厂房的负载特征

在工业厂房中，通常会涉及高新仪器、测量设备、开关电源、整流逆变器、UPS/EPS等设备，这些都是较大的谐波源。特别是大量使用开关电源负载和LED灯的场所，由于其负载特性，会产生明显的3次、5次和7次谐波。其中，3次谐波电流的叠加会导致中线电流过大，可能引发过热甚至火灾风险，因此需要及时采取治理措施，以确保电能质量和设备安全运行。

• 变频器：将固定频率的交流电变换成频率、电压连续可调的交流电，供给电动机运转。变频器是典型的非线性负载，目前，绝大部分变频器的整流环节都是应用6脉冲整流，所产生的谐波以5次、7次、11次为主。

• 整流器：整流器在工作时，会将输入的正弦交流电进行 “切割” 和 “变换”，由于其非线性的工作特性，使得输出的直流电中包含了以5、7次谐波为主的谐波电流。

• 电焊机：利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料。具有很强的非线性特性，在焊接起弧和焊接过程中，电流变化大，会产生大量谐波，其中以 3 次、5 次、7 次、11 次和 13 次谐波较为突出。

• 计算机及服务器：内部电源采用开关电源技术，其电流与电压关系呈非线性。计算机在开机、运行不同程序等过程中，会产生一定的谐波电流，且对电源的稳定性和质量要求较高。

• LED灯：需要通过驱动器将交流电转换为直流电来驱动 LED 芯片发光。LED 灯的驱动器会使其呈现非线性特性，在不同的亮度调节下，电流和功率变化不呈线性关系，可能会产生谐波，影响电网质量。

四. 现场案例

4.1 江苏某制造企业由于存在大量的LED照明灯具和可控硅调功器控制的电加热设备致使产生大量的3次谐波，N线电流最大可达500A左右，线缆和断路器发热异常，现场的生产设备受到严重影响，生产效率下降。现场18个末端治理点位，以某个末端配电箱为例进行N线治理测试。

现场情况：加热管投入运行少，功率小，电流小，此时N线电流120A左右；加热管投入运行多，35%功率运行，N线电流较大，可达480A左右。

现场测试

解决方案：

设备配置:1台ANSNP100壁挂模块

中线电流治理前

中线电流治理后

上述中线治理前后的数据可以看到，治理前中线电流中3次谐波为109A左右，治理后中线剩余3次谐波为 3A左右，ANSNP 对于中线电流中3次谐波的治理能力补偿率在 97%及以上，符合前期预期的治理要求，设备的中线电流治理能力效果较好。

4.2 安徽某工业厂房内主要涉及非线性负荷有热吸机设备（35%功率运行，N线电流480A左右）、LED 灯组和变频空调等，产生大量谐波电流，尤其 3 次谐波的影响，导致 N 线电流过大，线缆温度过高，严重影响了供配电系统和其他用电负载的运行，存在较大的安全隐患。

解决方案：

设备配置:1台ANSNP100壁挂模块

效果对比：

治理前：

治理后：

• N线电流减小。治理前：3次/9次谐波电流109.86A、35.66A；治理后：3次/9次谐波电流3.95A、3.3A； N线电流补偿率：97%及以上，符合预期的治理要求；

• 线缆和断路器的温度降低

ANSNP 系列中线安防保护器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。中线安防保护器的基本原理为:通过电流检测环节采集系统中性线上过电流信息，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与过电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入中性线，从而消除中性线中过大的电流。

检验报告：

五. 结束语

中线安防保护器在工业厂房和现代电力系统中扮演着重要的角色。随着非线性负载的广泛应用，3次谐波电流叠加导致的中性线电流过载问题日益突出，不仅威胁设备安全，还可能引发火灾等严重事故，同时造成电能消耗增加、设备故障以及使用寿命缩短等问题，直接和间接的经济损失相当较大。中线安防保护器作为针对性解决方案，依托智能监测与动态抑制技术，实时捕捉中性线电流异常波动，通过谐波滤除与电流均衡策略，将过载风险控制在安全阈值内。该设备不仅能有效降低线路温度 30%-50%，延长电气设备使用寿命，更通过减少无功损耗，帮助企业实现节能增效。