如何消除三次諧波

隨著建筑物中的電氣負荷以節(jié)能燈、信息設(shè)備等為主要負載，零線電流過大的現(xiàn)象十分普遍。造成這種現(xiàn)象的根本原因是單相整流電路。

零線上的電流過大的危害極大，這是因為零線上沒有保護裝置。配電線路的保護裝置一般安裝在相線上，因此，相線上一旦出現(xiàn)過大的電流，保護裝置會動作，避免線路過熱。而零線上沒有保護裝置，電流過大時，只能任其過熱，釀成火災(zāi)隱患。

因此，信息設(shè)備和節(jié)能燈集中的建筑物中，必須充分考慮這種火災(zāi)隱患。實際上，20年前，在歐美發(fā)達國家，很多火災(zāi)是中線過熱導(dǎo)致的?，F(xiàn)在，歐美國家對信息設(shè)備設(shè)備的諧波電流進行了嚴格限制，并在工程中特別關(guān)注，中線過熱的現(xiàn)象已經(jīng)很少見到。

中國剛開始進入信息化、電子化，各種電子設(shè)備（電腦、電視、變頻空調(diào)、電磁爐等）的數(shù)量急劇增加，零線電流過大的問題日益顯露出來。零線電流多大的問題本身并不可怕，可怕的是幾乎所有的人還沒有認識到這種危害，因此沒有防范措施，從設(shè)計開始就埋下了隱患。

三次諧波電流主要來自于單相整流電路。

圖示的是一個典型的單相整流電路，電路中的電容是平滑電容，大部分整流電路中都包含這個電容，否則直流電壓的紋波很大。這個電容是導(dǎo)致三次諧波電流的主要原因。

熟悉電路的人都知道，平滑電容的電壓被充電到交流電的峰值后，就維持在交流電峰值附近。當交流電的電壓低于電容上的電壓時，電網(wǎng)上沒有電流流入負載。這時，負載的電流由電容供給，隨著輸出電流，電容的電壓開始降低，在某個時刻，交流電的電壓會高于電容上的電壓，這時，電網(wǎng)上才會有電流流入電容（給電容充電，使電容上的電壓升高）和負載中。因此，電網(wǎng)僅在接近電壓峰值的時刻向負載輸入電流，電流的形狀為脈沖狀。

通過付立葉分析可知，這種脈沖狀的波形包含豐富的三次諧波成分。

三次諧波的危害解決辦法

在諧波的處理問題上，3次諧波電流需要引起特別的關(guān)注。三次諧波電流之所以危害很大，是因為三次諧波電流會在中線上疊加，導(dǎo)致中線電流過大，造成火災(zāi)隱患。下圖中是三系諧波導(dǎo)致零線過熱的情況。實際上，20年前在歐美發(fā)達國家，很多火災(zāi)是中線過熱導(dǎo)致的?，F(xiàn)在，歐美國家對電子設(shè)備的三次諧波電流進行了嚴格的限制，并在工程中特別的關(guān)注，中線過熱的現(xiàn)象已經(jīng)很少出現(xiàn)。

單相整流電路產(chǎn)生３次諧波電流，由于三相電的每相基波電流之間相位相差120°，因此3次諧波電流的相位相差360°（3×120° =360°），對于交流電而言，相位相差360°意味它們是同相位的。因此，３次諧波電流在零線上是算數(shù)疊加的。這就是三次諧波的特殊性。

不僅三次諧波具有這樣的特性，只要是基波頻率3倍頻率的諧波都應(yīng)該具有這樣的特性。這些頻率是基波頻率3倍的諧波稱為3倍頻諧波，他們在中線上都是算術(shù)疊加的。但是6、9次以及更高的3倍頻諧波很小，甚至沒有，因此不予考慮。

三次諧波在中線上疊加，導(dǎo)致零線電流過大，使零線發(fā)熱，嚴重的話甚至會引發(fā)火災(zāi)。

零線電流過大之所以危害很大，是因為零線上沒有保護裝置。配電線路的保護裝置一般都是安裝在相線上的，因此，零線上一旦出現(xiàn)過大的電流，保護裝置就會動作，避免線路過熱。而零線上沒有過流的保護裝置，電流過大時，只能任其過熱。

三次諧波的產(chǎn)生原因

單相整流電路的電流是脈沖狀的。如果三條相線上的電流是脈沖狀的。由于脈沖很窄，因此當?shù)谝幌嗌铣霈F(xiàn)電流時，第二相和第三相上的電流為0.因此零線上不會發(fā)生抵消，相線上出現(xiàn)的每個電流脈沖也會出現(xiàn)在零線上。這種現(xiàn)象解釋了當負載為計算機時，即使負載平衡，中線上仍然有電流的現(xiàn)象。

中線上的電流脈沖數(shù)是相線上的電流脈沖數(shù)的3倍，根據(jù)電流有效值的計算方法，中線上的電流會達到相線的1.7倍。如果整流電路的電流的脈寬大于60°，就會在中線上發(fā)生重疊現(xiàn)象，這時中線上的一部分電流發(fā)生抵消，實際的零線電流會小于相線電流的1.7倍。

現(xiàn)在建筑物中幾乎所有的負載都是以整流電流為代表的非線性負載，因此，中線電流過大的問題十分普遍。