240v/120电路的负载平衡问题

syzhou

各位高人，晚辈最近在一个240/120v的项目上遭遇了很严重的电压升高和频率改变，希望得到各位的指点，看这个问题是产生在那里？
2 |4 w4 o2 Y7 r6 _2 ?0 y) l
Here is the power from service:
( q9 K7 Z9 K4 P% P  Y5 @
> 3 wire 800 splitter feeds 4 120-240 200 A panels system ground plates
> bond to splitter main ground lug. Each panel is bonded to main ground. Each
' D7 T" w) M0 t> neutral is bonded to ground. Ballast feeds are 240 with 300 V insulated
! [) Q5 i; S) u" j> wire. Each 15 A 240 v breaker feeds 2 ballasts rated at 4.05 amps a piece.

CASE ONE 240V wiring method - use 2 phase wire and 1 ground wire to provide the 240v power to the ballast.
- G1 O. p+ s+ ]) n" iHere is his reading from RMS meter in the first day installtion:
3 C9 `7 t7 \% `, N4 ~  z3 m+ O; u3 H1, 2 ballast Frenquency 60-61 Phase to Phase Voltage: 240-245

: e+ ~" w5 y, ]2, 4 ballast Frenquency 62-64 Phase to Phase Voltage: 250-255
6 k- s+ i5 c6 R
! Q, X( B3 T! R+ a9 X) t4 p8 L3, 6 ballast Frenquency 65-69 Phase to Phase Voltage: 260-265
6 `5 `) T5 U2 ]) l$ |" f$ E
, L! E& v# ?. ]4 f6 j) W1 D+ I- F4, 8 ballast Frenquency 70-71 Phase to Phase Voltage: 265-275

我的问题是，为什么几个整流器就让频率发生了变化？是电子整流器的干扰，谐波还是什么别的原因？
$ X% z8 Y$ R2 e3 B在负载增加的时候，电压应该下降才对，怎么能上升呢？
在120时，如果负载不平衡，可能导致中线过流，最后导致一定程度的相线电压升高，但240伏的负载怎么可能有这个问题呢？

7 U& a" @5 _. p6 R多谢各位高人
4 j) z  y- A" B
richard

贾电工

1# syzhou
: {: H7 V: q$ F
. I1 X( O! C8 g5 Y$ ?# W
# S3 n$ ^& s* N, A9 ]# ~! B8 m楼主的处女贴蛮有难度和水平，俺老贾帮顶一下，俺想知道为个啥会这样呢？还有楼主，你说的整流器估计纯属笔误，应该是镇流器吧。

+ P& D# g( l. `' k0 A* M1 \楼主有没有试过换一个真正的RMS表凉凉呢？

syzhou

老贾，感谢回帖。

确实是镇流器，1000w hid 电子镇流器。
我也确实怀疑过表的问题，但我们在现场有3块表，都是fluke的中档以上的rms表。而且是接在spliter上的，也就是在4个200amp的panel的前面，这样主要是为了监控整个负载的变化。
8 g+ }: J+ f4 D! s! r5 x: A7 T4 r
此外，未来验证表是否受干扰，我关断了240v的镇流器，又单独接了8个镇流器在8个独立的15a空开控制的回路上，然后再观察频率和电压的变化，以下是具体的结果：
CASE TWO 120V wiring method - all wire in hot 1:
1, 2 ballast Frenquency 60-61 Phase to Neutral Voltage 120v, Phase to Phase Voltage: 240-245

  B" n  i/ o; P6 n% s# G2, 4 ballast Frenquency 66-61 Phase to Neutral Voltage 120v, Phase to Phase Voltage: 245-250

3, 6 ballast Frenquency 60-61 Phase to Neutral Voltage 120v, Phase to Phase Voltage: 250-255
3 l7 [# H+ R1 d% D9 F" v3 ~
0 D8 V- X6 |% I( v4, 8 ballast Frenquency 60-11 Phase to Neutral Voltage 120v, Phase to Phase Voltage: 255-260
1 X& @: Q8 }" Y5 N. n+ w3 l7 J: u
4 t; p" @! E8 u可以看到上述的相间电压有变化，但相中电压稳定？这个时候中线电流大约在2倍的相线电流，因此，可以肯定是2相的负载不平衡导致了这个中线电流升高最后导致相间电压升高。
# Z, \% l* _; l1 L7 m4 i
% B$ f* R$ [5 i% l+ H3 w9 f因此，我又分别把上述的8个镇流器分2组接到2个相线回路里，这个时候，就一切太平了，所有的电压，无所谓相间电压和相中电压都正常，频率也正常。
以上这个测试反面印证了rms表没有问题。

各位前辈，目前唯一可以怀疑的有3个地方：
1，就是电子整流器产生的谐波和高频干扰导致rms表读错数
2，各位在用rms表的时候，是否观察到相间电压偏离正常的时候，相中电压正常的情况？
  t( g6 b, [4 b. \; ?$ Q0 {3，相间测量时，由于回路是在相线间建立，而相线是不接地的，回路里的干扰没处入地，是否这时，rms表也会出错？
+ E+ }  B. H: i4，相中测量时，由于中线是接地的，因此，回路里的干扰入地后，rms表就读数正常了？

以上疑问，还望老贾何众高手指点。
; ^' _; N6 u/ ?' m& w* g- s
- X5 T, Z& ~" k1 n+ q+ |" ?谢谢
7 c& N6 Y6 q- ]4 W
6 O" U# Z4 `8 ?3 z$ F9 y+ @richard

贾电工

3# syzhou
  @; A! h* q5 I2 j# q  D1 @

俺同意你的第一条假设，完全是谐波干扰所致，电子镇流器是很严重的谐波源，多采用高频方波。
5 h$ h4 ^1 Q/ D' [; L
你的fluke还够档次，不是真正的rms，建议采用fluke 289 ，（600元左右），或者，俺们一般用Fluke 196B测Vfd，generator等 ，（约2500元），当然对你们commercial用这样的好东西不太值。个人意见，供参考。

syzhou

老贾，
) n; I- Q7 n9 k& P$ D* v/ A  {
谢谢回复。

唯一的问题我不理解的是，２个火线间的电压为何在１２０ｖ负载不平衡的时候会出现升高？
7 W! u, T/ G+ ]) x  e/ z; S  @) H如果频率是悠悠干扰所致，但线间电压的升高又是什么导致的呢？也是假的？也是表的问题，我不会３块表都出问题吧。
$ |! I, `/ `- ^' m2 `7 [/ f我阅读了很多关于谐波导致的问题，看到的大量的是中线和地线的电压升高和中线电流和相线电流的升高，唯独这个电压升高我找不到理由。
请看这个来之ＩＥＥＥ的文章。
http://ewh.ieee.org/conf/tdc/eli ... urrent_Problems.pdf
: b$ ^8 c$ }* d* ]' t* h８个电子镇流器无论如何不具备改变电网的电压和频率的能力。
+ s0 k! ]+ Y% u! j6 b
多谢

! n1 r& s" T9 N, @: Iｒｉｃｈａｒｄ

贾电工

5# syzhou


Richard,俺十分钦佩你的这种打破沙锅问到底的劲头，人心浮躁物欲横流的当下社会还能如此执着于技术，甚喜甚慰；

  T! v& p6 O- I! u2 V) |' u即然老弟不认为你的fluke档次不够高，俺老贾只好另外给你再编一个说法，不是胡说却似胡说，呵呵，权当砖家抛砖引玉吧
' \. J; z: H7 A
俺们知道，最好学的是电，简单到拉两根线就可以点亮一个house，随便上街抓10个中国移民，9个就有电工证，还有一个刚考完试。但是呢，最难学的也是电，世界上哪个叫兽、砖家和脖土厚能量化楼主的问题？

8 y) g6 i  X# C& h* M0 c+ c, R. C长话短说，首先，你用的变压器是单相三线（中间抽头），你说接120V，负荷不平衡时，240V电压偏高，变成了250！你还说负荷平衡时，240V正常。你还说过，负荷是HID 电子镇流器，俺知道，它的内部有很多电感、电容以及好多的非线性整流元件。
/ I/ i% l: E) C5 }; r
负荷不平衡时，电子镇流器内有大量的电感电容不断充放电，好似一个个小电池反向通过中心线、变压器半边线圈放电，此时的变压器你可以想象成一个自耦变压器，auto transformer，半边线圈上的一倍电压，放大成整个线圈上2倍电压，此时

此次，你若用250元的fluke，就有可能量到变压器电压成了250v.
3 d9 E* u) y7 G  x+ O
8 K5 K6 Y/ S, L* ?+ k1 J0 Z负荷平衡时，俺就不说了。

个人见解，仅供参考

syzhou

老贾，谢谢。

/ j1 ~, B* \' ]4 A3 O" y这是到目前为止最令人满意的一个分析，非常感谢。

这个分析还是不能完全解释在240伏状态下的电压升高和频率改变，当然这个是在排除表有问题的前提下。
此外，还请问老贾的就是当120伏状态下火险间电压升高为何对火中线间电压没有影响？

' q  l8 G6 M# \9 z( ^1 P. S再就是这些镇流器的thd都在10%以下，PF也在997%-也就是PFC电路已经接近把这个飞线性负载变成西安线形负载了。为何这个反馈在半边线圈上的电压放大了？
$ J' j7 t* Z1 ^# Q1 a& Z
我要仔细研究一下你这个自藕变压器的说法，如果成立，就可以为这个类型电路里的镇流器输入端设计考虑加一个滤波器来解决这个问题。
( R' ~( `" J7 }) ]. h2 K* Z9 I
再次感谢。明天去另外一个greenhouse上检查线路，那里安装了336台750w的347v的电子整流器，目前损坏率高达26%。目前非常怀疑那里存在共拥中线导致的谐波电流，谐波电压以及你上面提及的自由变压放大导致输入端的旗舰被击穿而损坏的问题。
, X9 d) r% t" Q9 q/ G) `
# t- L3 s  M; {. y" X; M3 I& h回来后再和您回报和交流。 晚安。
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richard

lllabe

本人不是电工，向各位交流学习了，不对之处请指教！对楼主的好学精神表示敬佩！
5 S" C* _  E4 x9 P( d1、电子镇流器是非线性器件，等效值就是传统的电感镇流器的数值mH，接入到交流电路中测量电压值需要用高频电压表，普通的万用表交流档测量误差非常大（我不知道楼主说的RMS是高频的吗？）
) M% b* [/ ^; Q$ C3 s0 D/ }2、万用表的50－60Hz电压档测量原理是，先通过二极管整流成直流，A/D转换，数字显示驱动，数值显示。因交流电压Acos(wt+q)  （w和q应是希腊字母）的负载是纯电阻，负载变化不影响电压的频率，电流随之变化。如果阻抗R+JX中，X不等于0，阻抗变化，电压频率随之变化，例如，超外差式收音机通过可变电容改变频率选台，和电视调谐头通过改变电感选台。
5 U  E1 b& |& |7 E( \. h3、电子镇流器产生的谐波可以在电路中尝试并联1－3微法500v云母电容去谐波，通过示波器查看波形好坏确定电容值的大小。否则，电路形成自由振荡器产生大量高次谐波给电网带来干扰。
等效示意图上传不成功，只能描述了。
请各位朋友指教！！！多谢！

syzhou

多谢各位大虾的回复，晚辈这厢有礼了。