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节能灯带来的火灾隐患

节能灯带来的火灾隐患

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2012年7月的一天,航天科工集团706所电磁兼容技术中心接到一个求援电话,是某商场的一个电工打来的。从电话中得知,该商场刚刚实施完一项节电改造工程,将原来的老式照明设备更换成了现代节能灯,但是遇到了一个奇怪的现象。这就是,建筑物中的零线发热严重。经过测试,发现零线电流接近相线电流的2倍。他们从网上得知这是谐波电流导致的后果,得知706所电磁兼容技术中心在处理谐波电流方面技术先进,因此才打来了求援电话。

节能灯产生的不良后果

现代节能灯体积小,亮度高,发光效率高,是理想的光源。国家已经制定了政策,要在2014年彻底淘汰传统的白炽灯,取而代之的是高效的节能灯。

节能灯与传统的荧光灯不同。传统的荧光灯是利用50Hz的电流激发气体发光,这种发光方式效率较低。人们发现,当电流的频率达到10kHz以上时,气体的发光效率很高。节能灯就是利用高频电流发光的设备。

节能灯的工作原理是,50Hz 的电压先由整流电路变换成直流电,然后用逆变电路将直流电变换成10kHz 以上的高频电,用来激发气体发光。节能灯中的整流电路工作时会产生谐波电流,这如同汽车发动时会产生尾气。

谐波电流在电气线路上流动,会导致很多危害,其中一个危害就是导致零线电流过大。传统电工理论认为,当三相负荷平衡时,零线上的电流为零。“零线”这个术语大概就是由此而来吧。因此,传统上,在电气施工时,会减小零线的截面积。但是,当电气负荷为现代电子设备时,这个理论被彻底颠覆了。当负荷为电子设备时,“即使三相负荷平衡,零线上的电流也不为零,而是会达到相线电流的2倍”。

这是一个惊人的结论。因为零线上有过大的电流会导致零线导体过热。从基本的物理知识,我们知道,当导体上的电流达到原来电流的2 倍时,导体发热量是原来的4 倍!这就是为甚么更换了节能灯后,出现零线过热的原因。

谐波电流是定时炸弹

谐波电流最大的危害是导致线路过热。大家知道,电气线路一旦超过额定的负荷,就会严重发热,形成火灾。因此人们为了安全,在线路上安装了一些过流保护装置。当线路上的电流超过额定值时,过流保护装置会自动切断线路,避免了火灾的发生。

但是,在电气安装规范上规定,在零线上不安装过流保护装置。因此,当零线上的电流过大时,没有任何保护装置动作,只能任凭发热,在燃烧条件具备时,就会诱发火灾。

20 多年前,欧美国家的电子设备迅速普及,当时很多建筑物莫名其妙的起火,人们经过深入的调查才认识到这个现象。现在欧美国家已经对电子设备产生的谐波电流进行了严格的限制,就像对汽车尾气排放进行严格的限制一样。并且在安装信息设备高度集中场所的线路时,加大了零线的尺寸。

用NBF 彻底消除火灾隐患

航天科工集团第二研究院706 所,从上世纪80 年代起开始研究电能质量问题,为保障航天任务的完成做出了重要贡献。近年来,开始将航天技术应用到国民经济建设。特别是针对谐波电流的危害进行了深入的研究,开发成功了NBF 零线谐波电流阻断器,从根本上消除了零线过流而诱发的火灾隐患。

NBF 的使用方法十分简单,只需串联安装在零线上,就能够消除零线电流过大带来的火灾隐患。例如,2008 年,天津某广告公司向706 所求援。他们在建筑物上安装的广告灯箱,相线电流为40 安培,但是零线电流达到70 安培,业主拒绝验收项目。更严重的是,他们不知道如何整改。因为,相线的负荷平衡性很好,他们不知道零线上的电流从何而来。

706 所的专家们接到报告后,迅速做出了判断,确定问题的原因是由于灯箱中安装的荧光灯使用了电子镇流器,而电子镇流器产生了严重的谐波电流。随即派出工人到现场安装NBF。经过两个小时的施工,顺利将NBF 接入系统。安装NBF 后,零线电流从70 安培降低到了8 安培,项目顺利通过了验收。广告公司和业主对航天技术深感佩服,称赞“难怪我们国家取得这么大的航天成就,航天技术就是棒!”