詳解三次諧波以及其危害和解決方案

零線(xiàn)電流過(guò)大現象

從上一頁(yè)，我們觀(guān)察到了零線(xiàn)過(guò)熱的現象。零線(xiàn)電流是導致零線(xiàn)過(guò)熱的原因。實(shí)際測量表明，零線(xiàn)電流過(guò)大的現象并非罕見(jiàn)。

上圖中的數據是在不同的建筑物中測量的結果。其中，建筑物1、4、6中，零線(xiàn)電流已經(jīng)大大超過(guò)了相線(xiàn)電流。

零線(xiàn)電流過(guò)大的后果是導致零線(xiàn)溫度過(guò)高。這實(shí)際是三次諧波所導致的。前面我們已經(jīng)闡述了三次諧波電流的來(lái)源，主要是單相整流電路為代表的非線(xiàn)性負荷產(chǎn)生的?，F代建筑物中，由于大量使用電子信息設備、節能燈等非線(xiàn)性負荷，會(huì )產(chǎn)生很大的3次諧波電流。結果就是導致零線(xiàn)電流過(guò)大。

這是一個(gè)十分可怕的事實(shí)。因為電流流過(guò)導體時(shí)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(xiàn)電流的1.5倍時(shí)，零線(xiàn)的發(fā)熱量會(huì )達到相線(xiàn)2.25倍!

另一個(gè)可怕的事實(shí)是，在一般配電系統中，雖然相線(xiàn)上有過(guò)流保護裝置，而零線(xiàn)上并沒(méi)有過(guò)流保護裝置。過(guò)大的電流必然會(huì )導致零線(xiàn)過(guò)熱，釀成火災隱患。

三次諧波電流在零線(xiàn)上的疊加

我們對零線(xiàn)電流過(guò)大的現象已經(jīng)有了充分的了解。那么，這種現象是怎樣形成的呢。傳統的電工理論告訴我們，當三相電路的負荷平衡時(shí)，零線(xiàn)上的電流為零，或者很小。為什么現在這個(gè)理論不對了呢。

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

我們知道，單相整流電路的電流是脈沖狀的。如果三條相線(xiàn)上的電流是脈沖狀的，結果如何呢。

上圖給出了結論。他們在中線(xiàn)上雖然也是疊加，但是相互錯開(kāi)，無(wú)法抵消。并且中線(xiàn)上的脈沖電流的數量是相線(xiàn)上的脈沖電流數量的3倍。