詳解三次諧波以及其危害和解決方案

零線電流過大現(xiàn)象

從上一頁，我們觀察到了零線過熱的現(xiàn)象。零線電流是導(dǎo)致零線過熱的原因。實際測量表明，零線電流過大的現(xiàn)象并非罕見。

上圖中的數(shù)據(jù)是在不同的建筑物中測量的結(jié)果。其中，建筑物1、4、6中，零線電流已經(jīng)大大超過了相線電流。

零線電流過大的后果是導(dǎo)致零線溫度過高。這實際是三次諧波所導(dǎo)致的。前面我們已經(jīng)闡述了三次諧波電流的來源，主要是單相整流電路為代表的非線性負荷產(chǎn)生的?，F(xiàn)代建筑物中，由于大量使用電子信息設(shè)備、節(jié)能燈等非線性負荷，會產(chǎn)生很大的3次諧波電流。結(jié)果就是導(dǎo)致零線電流過大。

這是一個十分可怕的事實。因為電流流過導(dǎo)體時要產(chǎn)生熱量，熱量與電流的平方成正比(I2R)，當電流達到相線電流的1.5倍時，零線的發(fā)熱量會達到相線2.25倍!

另一個可怕的事實是，在一般配電系統(tǒng)中，雖然相線上有過流保護裝置，而零線上并沒有過流保護裝置。過大的電流必然會導(dǎo)致零線過熱，釀成火災(zāi)隱患。

三次諧波電流在零線上的疊加

我們對零線電流過大的現(xiàn)象已經(jīng)有了充分的了解。那么，這種現(xiàn)象是怎樣形成的呢。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(xiàn)在這個理論不對了呢。

這是因為，僅當三條相線上的電流波形為正弦波，并且它們相差120°時，如果三相線上的電流幅度相同，才能保證在零線上矢量疊加的結(jié)果是總和為零。

我們知道，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，結(jié)果如何呢。

上圖給出了結(jié)論。他們在中線上雖然也是疊加，但是相互錯開，無法抵消。并且中線上的脈沖電流的數(shù)量是相線上的脈沖電流數(shù)量的3倍。