隨著建筑物中的電氣負(fù)荷以節(jié)能燈、信息設(shè)備等為主要負(fù)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?yàn)榱憔€上沒有保護(hù)裝置。配電線路的保護(hù)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(hù)裝置會(huì)動(dòng)作，避免線路過熱。而零線上沒有保護(hù)裝置，電流過大時(shí)，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(shí)際上，20年前，在歐美發(fā)達(dá)國家，很多火災(zāi)是中線過熱導(dǎo)致的?，F(xiàn)在，歐美國家對(duì)信息設(shè)備設(shè)備的諧波電流進(jìn)行了嚴(yán)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(jìn)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(rèn)識(shí)到這種危害，因此沒有防范措施，從設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)電容，否則直流電壓的紋波很大。這個(gè)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(dāng)交流電的電壓低于電容上的電壓時(shí)，電網(wǎng)上沒有電流流入負(fù)載。這時(shí)，負(fù)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(gè)時(shí)刻，交流電的電壓會(huì)高于電容上的電壓，這時(shí)，電網(wǎng)上才會(huì)有電流流入電容（給電容充電，使電容上的電壓升高）和負(fù)載中。因此，電網(wǎng)僅在接近電壓峰值的時(shí)刻向負(fù)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?yàn)槿沃C波電流會(huì)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(shí)際上，20年前在歐美發(fā)達(dá)國家，很多火災(zāi)是中線過熱導(dǎo)致的?，F(xiàn)在，歐美國家對(duì)電子設(shè)備的三次諧波電流進(jìn)行了嚴(yán)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(duì)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(yán)重的話甚至?xí)l(fā)火災(zāi)。

零線電流過大之所以危害很大，是因?yàn)榱憔€上沒有保護(hù)裝置。配電線路的保護(hù)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(hù)裝置就會(huì)動(dòng)作，避免線路過熱。而零線上沒有過流的保護(hù)裝置，電流過大時(shí)，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(dāng)?shù)谝幌嗌铣霈F(xiàn)電流時(shí)，第二相和第三相上的電流為0.因此零線上不會(huì)發(fā)生抵消，相線上出現(xiàn)的每個(gè)電流脈沖也會(huì)出現(xiàn)在零線上。這種現(xiàn)象解釋了當(dāng)負(fù)載為計(jì)算機(jī)時(shí)，即使負(fù)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(jì)算方法，中線上的電流會(huì)達(dá)到相線的1.7倍。如果整流電路的電流的脈寬大于60°，就會(huì)在中線上發(fā)生重疊現(xiàn)象，這時(shí)中線上的一部分電流發(fā)生抵消，實(shí)際的零線電流會(huì)小于相線電流的1.7倍。

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

解決辦法

有源濾波器

有源濾波器是一種動(dòng)態(tài)的諧波治理方式，他可以濾除2-51次的諧波電流，但是如果我們的系統(tǒng)中只出現(xiàn)了三次諧波的問題。那么我不太建議安裝有源濾波器。因?yàn)橛性礊V波器僅對(duì)其安裝位置的上游有作用，對(duì)于下游沒有任何效果。

?領(lǐng)步三次諧波濾波器（LB3NBF）

三次諧波濾波器是最經(jīng)濟(jì)有效的的治理方法，不僅是當(dāng)前市場中能從源頭上徹底治理3次諧波電流的獨(dú)特產(chǎn)品，也是對(duì)三相四線制配電系統(tǒng)中相線和零線上的3次諧波電流能同時(shí)全面精確治理的專用濾波裝置，該裝置已經(jīng)在消除3次諧波電流引發(fā)的零線電流異常增高、母排發(fā)熱振蕩、變壓器過溫異響等諧波危害方面得到了廣泛的應(yīng)用。

用PSW解決3次諧波電流

用有源濾波器解決諧波的問題是個(gè)理想的方案。但是需要注意的是，有源濾波器僅對(duì)上游的線路具有清除諧波的效果，而對(duì)于下游線路沒有任何效果。

因此，如果采用有源濾波器的方法，就要在分配電箱處安裝。如果僅在變壓器的下端安裝，就對(duì)變壓器具有保護(hù)作用，而對(duì)零線沒有任何效果。

如果分配電箱中有繼電保護(hù)裝置，則這些繼電保護(hù)裝置仍然可能出現(xiàn)誤動(dòng)作的現(xiàn)象。

用NBF解決3次諧波電流

ＮＢＦ零線諧波電流阻斷器是航天綠電專為治理零線諧波電流開發(fā)的設(shè)備，該設(shè)備在消除3次諧波的危害方面具有很高的性價(jià)比。NBF安裝在變壓器的次級(jí)端，串聯(lián)在零線上，如圖所示。NBF對(duì)于三次諧波電流具有很高的阻抗，能夠阻斷三次諧波電流從零線流回變壓器，因此稱為零線諧波電流阻斷器。

我們知道，相線與零線共同構(gòu)成了三次諧波電流的通路，如果零線阻斷了三次諧波電流，相線上自然就沒有三次諧波電流了。因此，NBF能夠?qū)φ麄€(gè)供電系統(tǒng)的３次諧波電流進(jìn)行控制。

用ＮＢＦ治理零線的３次諧波電流最大的好處是從全系統(tǒng)的角度治理，配電系統(tǒng)上的任何設(shè)備都能夠收益。

但是，使用NBF會(huì)導(dǎo)致更大的電壓畸變率。這是因?yàn)?，NBF等效成增加了系統(tǒng)對(duì)于三次諧波的阻抗。在第一分冊中我們知道，諧波電壓畸變率是與系統(tǒng)阻抗成正比的。實(shí)踐和理論表明，這種電壓畸變對(duì)于單相整流電路是沒有害處的。