如何解決三次諧波問題？

返回列表來源：領步電能質量發(fā)布時間：2017-03-16分享加入收藏關注：-

           我們在長期的工程實踐中，經常發(fā)現零線電流過大，大約等于相線電流，有時達到相線電流的1.7倍；傳統(tǒng)的電工理論告訴我們，當三相電路的負荷平衡時，零線上的電流為零，或者很小。為什么現在這個理論不對了呢？其實這是因為3次及3次成倍數的諧波電流在零線上的疊加。下面就三次諧波產生的原因、危害及解決方法做一個詳細的分析。

           一、三次諧波產生的原因

           三次諧波電流主要來自于單相整流電路。
           圖1 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。這個電容是導致三次諧波電流的主要原因。

 圖1    三次諧波的來源

         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。

          二、產生三次諧波的主要負載

          當今社會幾乎所有的電子電路都需要用直流供電來工作，因此整流電路無處不在。其中對配電系統(tǒng)造成巨大影響的典型設備包括：
         1. 通信設備、UPS電源
         2. 電腦為代表的信息設備、辦公自動化設備
         3. 大型醫(yī)療設備
         4. 電視機為代表的家用電器，特別是變頻空調、電磁爐等
         5. 節(jié)能燈、調光燈等照明設備
         6. 大尺寸的LED屏幕
          電視機和計算機的電流為很窄的脈沖波，這是很典型的單相整流電路的電流波形，實際上，任何使用開關電源作為直流電源的設備都會產生這種電流的波形。這是三次諧波電流的主要來源。
          目前大量使用的大尺寸LED屏幕，采用很多開關電源并聯供電，因此LED屏幕產生的3次諧波電流很大。調光燈通過控制可控硅的導通角來控制電壓的有效值。因 此，他的電流也不是正弦波，而是左下圖所示的波形。這種波形有很陡的上升沿，因此還包含較高次數的諧波。節(jié)能燈也是目前常見的負載，他的電流也是脈沖狀的。實際上，現代建筑物中，節(jié)能燈導致的三次諧波電流已經成為主要的危害。

            三、三次諧波引起的故障

圖二    3次諧波的典型故障

      1. 三次諧波引起變壓器過熱
      諧波電流在流過變壓器時，會造成變壓器的損耗增加，從而導致變壓器的溫度過高。其中，三次諧波電流造成變壓器過熱的情況Z為嚴重。當負載全部為信息設備和節(jié)能燈時，變壓器的容量往往僅能達到銘牌上標稱容量50%。
變壓器的初級繞組溫度很高，盡管變壓器還沒有達到額定的功率。這是由于3次諧波電流在初級繞組中形成環(huán)流所致。
       2. 三次諧波引起跳閘
       過流保護裝置意外動作，雖然實際電流并沒有達到保護的閾值，這是由于包含3次諧波的電流在同樣有效值的條件下具有更大的峰值。
       3. 三次諧波引起零線過熱
       零線電流超過相線電流，盡管3相的負荷平衡，往往導致零線過熱。造成零線過熱的原因就是零線電流過大。零線不同于相線，他沒有過流保護裝置，因此在電流過大的情況下，不會進行保護，只能任憑發(fā)熱。在一般配電系統(tǒng)中，零線的截面積并不比相線大（甚至更小），超過相線的電流必然會導致零線過熱；零線上沒有保險裝置，不能象相線那樣在過流的清況下自動斷開。因此，零線上過大的電流必然導致零線過熱。

       四、解決三次諧波的辦法
       上述提到了三次諧波的產生以及三次諧波容易引起的故障，那么出現了三次諧波的問題該如何解決？目前對于三次諧波的治理，效果比較明顯的方法有兩種：

圖3    解決3次諧波的辦法

       1.有源濾波器（LBAPF）
       當對電壓畸變率有較高的要求時，可以使用有源濾波器。需要注意的是，有源濾波器僅對其安裝位置的上游有作用，對于下游沒有任何效果。因此要注意安裝的位置。不能安裝在變壓器的下端，這樣僅能夠降低變壓器的溫度，對于降低零線溫度沒有任何作用。
       2.三次諧波零線濾波器

           如果對于電壓畸變率沒有嚴格的要求，僅是為了消除3次諧波電流的種種不良影響，使用零線諧波電流阻斷器是性價比Z高的方法。只要在變壓器的次級安裝一臺LB3NBF，就能夠保護整個系統(tǒng)免受三次諧波電流的危害。但是LB3NBF作用僅在于消除３次諧波電流的影響，對于改善整個系統(tǒng)的電能質量效果較小。

          [北京領步]憑借13年來累積的經驗案例，解決了中小企業(yè)電能質量問題的準確定位，在國內同類廠商中無論是業(yè)績案例還是技術成熟度，都能躋身行業(yè)前列。有源濾波器提升35%以上的諧波濾除能力，了解更多<諧波治理裝置>，歡迎點擊我們的在線客服進行咨詢，或者直接撥打全國統(tǒng)一服務熱線400-056-5258，我們期待您的來電！

【推薦閱讀】

• 了解詳情如何處理LED顯示屏的零線電流過大問題
• 了解詳情三次諧波的10個主要表現你知道嗎？
• 了解詳情三相不平衡是什么？
• 了解詳情如何治理商業(yè)用電中零線的三次諧波？
• 了解詳情零線三次諧波電流的治理新思路！

責任編輯：領步電能質量版權所有：http://ffresh.cn 轉載請注明出處

本文標簽：三次諧波 三次諧波治理 三次諧波危害 零線三次諧波 零線電流過大 有源濾波器 三次諧波濾波器

上一條：三次諧波的10個主要表現你知道嗎？下一條：零線電流過大——巨大的火災隱患！