Het mechanisme van de invloed van harmonischen op de bedrijfskarakteristieken van aardlekbeveiligingen is zeer complex. Onder verschillende omstandigheden zijn de factoren die de betrouwbare werking van harmonische stromen in aardlekbeveiligingen bepalen ook verschillend. Dit artikel bespreekt voornamelijk de invloed van harmonische golfvormen op de betrouwbaarheid van aardlekbeveiligingen. We laten de effecten van magnetische verzadiging en hysterese buiten beschouwing, ervan uitgaande dat de golfvorm van de lekstroom aan de primaire zijde nauwkeurig kan worden overgedragen naar de secundaire zijde. We analyseren de impact van laag- en hoog-orde harmonischen op aardlekbeveiligingen.
De impact van harmonischen op aardlekbeveiligingsapparatuur
Zowel lage als hoge harmonischen beïnvloeden de betrouwbare werking van aardlekbeveiligingen, maar de belangrijkste factoren die hierop van invloed zijn, zijn verschillend. De invloed van lage harmonischen omvat twee aspecten: de amplitude van de harmonischen en de fase van de harmonischen. Veranderingen in de fase en amplitude van de harmonischen veroorzaken een duidelijke vervorming van de lekstroomgolfvorm, veranderen de amplitudefactor van de lekstroomgolfvorm en veroorzaken beveiligingsfouten of -fluctuaties. Hoewel de hoge harmonischen snel veranderen, verandert de golfvorm periodiek 49 keer binnen één netfrequentiecyclus, en heeft de fasefactor een geringe invloed op de actiewaarde van de aardlekbeveiliging. Net als bij lage harmonischen heeft de amplitude echter ook invloed op de beveiliging.
De invloed van harmonischen op verschillende soorten aardlekbeveiligingen (elektronische, elektromagnetische) is ook verschillend. Elektronische aardlekbeveiligingen kunnen de impact van harmonischen op de gevoeligheid van aardlekstroombeveiligingen effectief verminderen dankzij de filterelementen in de elektronische componenten. Deze filterelementen filteren de harmonischen aan de secundaire zijde van de lekstroomtransformator en voeren vervolgens het verwerkte lekstroomsignaal toe aan het relais. Ze zijn daarom betrouwbaarder dan elektromagnetische apparaten.
Tegenmaatregelen voor de impact van harmonischen op aardlekbeveiligingsapparatuur
In dit artikel worden een aantal praktische maatregelen voorgesteld om de invloed van harmonische stromen in het elektriciteitsnet op de bedrijfszekerheid van aardlekschakelaars te verminderen en hun betrouwbaarheid te verbeteren.
• De harmonische interferentie die door eenfasemotoren wordt gegenereerd tijdens het opstarten en in bedrijf zijn, inclusief de amplitude en duur van de harmonischen, hangt samen met de initiële fasehoek van de klemspanning van eenfasemotoren, de afstand tussen eenfasemotoren en laagspanningsverdeelkasten en het aantal eenfasemotoren dat op een bepaalde fase is aangesloten. Om de foutieve werking van beveiligingen als gevolg van harmonische interferentie te elimineren of te verminderen, kunnen de volgende methoden worden toegepast:
Verdeel de belasting van de eenfasemotor zo gelijkmatig mogelijk over de drie fasen en vermijd een te hoge harmonische belasting in elk fasecircuit. Verhoog de nominale reststroom van de beveiliging op de juiste manier, dit kan de kans op onjuiste werking van de beveiliging als gevolg van harmonische interferentie tijdens het opstarten van de eenfasemotor aanzienlijk verminderen.
• Om de impact van harmonischen gegenereerd door apparatuur met variabele frequentie die wordt gebruikt in laagspanningsnetten op het platteland op aardlekschakelaars te beperken, kunnen de instelwaarde voor de actiestroom en de actietijd van de totale lekstroombeveiliging worden verhoogd om interferentie te onderdrukken die wordt veroorzaakt door harmonischen gegenereerd door apparatuur met variabele frequentie. Door de instelwaarde voor de actietijd en de actiestroom van de gepulste totale aardlekschakelaar aan te passen en de gecoördineerde beveiliging van de totale en de eindbeveiliging te gebruiken, kan uitschakeling van de beveiliging door overspringende werking effectief worden voorkomen.
• Naast de bovenstaande methoden kan het verminderen van de harmonische inhoud in de netstroom door middel van harmonische governance ook de impact van harmonischen in het elektriciteitsnet op aardlekbeveiligingsapparatuur verminderen.
Voor elektromagnetische aardlekschakelaars die in landelijke netwerken zijn geïnstalleerd, is de invloed van harmonischen op de betrouwbaarheid van de beveiliging relatief groot, omdat ze geen elektronische filterelementen hebben. Daarom is het raadzaam om filters aan de uitgang van de beveiliging toe te voegen om de harmonische stroom die de aardlekschakelaar binnenstroomt te verminderen.
In gebieden waar aardlekschakelaars in landelijke netwerken worden geïnstalleerd, wordt aanbevolen om vaker elektronische aardlekschakelaars te gebruiken en de interne filterelementen ervan te benutten om de invloed van harmonischen op de beveiliging te beperken.
Geplaatst op: 6 mei 2025