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发表人：leehit |
发表时间：2005/9/27 18:15:00 |
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以下是关于《请问何谓三次谐波呢？》论题的回复（共4篇） |
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回复：谢谢！看了你的文章获益良多
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回复：比较全面
摘 要 三次谐波污染主要存在于低压配电网中，以建筑系统最为严重。其对电网的危害主要有：功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等；对配电站会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。文章主要介绍了消除三次谐波的各种方法及性能比较。
关键词 三次谐波 滤波 滤波器
１ 三次谐波源
输电及配电系统规定：在频率恒定情况下，电压和电流均以正弦波波形运行。然而在非线性负荷接入系统时，产生的附加的谐波电流会引起电流和电压畸变。产生三次谐波的非线性单相负荷主要有（不考虑暂态及非正常工作状态）：
（１）荧光灯、节能灯及其镇流器；
①市场调查表明，目前国内市场绝大多数的荧光灯电子镇流器三次谐波电流含量高达８０％～９０％；
②高档的电子镇流器三次谐波电流含量分三种标准：Ｌ标准：其谐波电流含量＜３７％；Ｈ标准：其谐波电流含量＜３０％；带灯丝预热控制的
电子镇流器其谐波电流含量＜１０％。市场上的商品实际上达不到标准要求；
③节能型电感镇流器标准规定ＴＨＤＩ＜２０％，其中三次谐波电流含量占主要成分。
（２）电弧焊接设备（电弧的非线性类负荷）；
（３）计算机开关型电源及显示器（大型显示屏幕）；
（４）彩色电视机及监视器，如证券公司、体育场馆、商业中心和新闻中心的电视墙的显示幕墙。普通型彩色电视机ＴＨＤＩ可达１２７％，三次谐波电流含量高达９０％；
（５）晶闸管调压电源（如加热器、调光器、电化学电源等）；
（６）晶闸管调功电源（如加热器、电化学电源等）；
（７）整流电源（如电器的工作电源、充电器、直流传动及电化学电源等）；
（８）开关型稳压电源及ＵＰＳ；
（９）变频器（ＡＣ－ＤＣ－ＡＣ及ＡＣ－ＡＣ型）。
①变频的家用电器，如空调、洗衣机、风机、泵、微波炉；
②工业及建筑用的调速电动机；
③中频电源。
２ 三次谐波的影响
各次谐波在电路中的作用是不相同的，谐波的叠加与相序有关。同一电路中的某些谐波相互作用时，会相互减弱或相互抵消。但在更多的场合往往相互叠加，使波形发生明显的畸变。只有３次谐波出现时，波形才如图１所示（忽略，详见本期杂志）；
相线与中性线之间的非线性负荷产生三次谐波电流，并在中性线进行叠加。由于三次谐波及其倍数次谐波呈零序特征，因此中性线上的三次谐波电流是三相中三次谐波电流的代数和，会引起过载风险使所有的谐波电流造成电流和电压畸变，还形成１５０Ｈｚ的电磁场，对其周围的电子控制、保护及通信设备和系统产生干扰，主要表现为：
（１）因为三次谐波的零序性，低压母线上的三次谐波电压主要与中性线的三次谐波电流有关；
①当变压器接法为Ｙ－Ｙｎ０时，零序性的三次谐波电流将成为励磁电流，在此零序励磁电抗上产生较大的压降，即三次谐波电压，很容易造成低压母线上的电压总畸变率超标；
②当变压器接法为△－Ｙｎ０时，１０ｋＶ侧的变压器绕组形成三次谐波电流流通的回路，该回路阻抗为变压器漏抗，远较零序励磁阻抗小为２０倍左右，从而不会在低压母线产生很大的三次谐波电压，见图２（忽略，详见本期杂志）；
（２）如果低压三相的三次谐波电流不平衡，则存在正序和负序的三次谐波分量：
①如果配电变压器为Ｙ－Ｙｎ０接线，低压侧正序和负序的三次谐波电流会在高压侧绕组感应出三次谐波电压，对高压侧产生影响；
②如果配电变压器为△－Ｙｎ１１接线，低压侧正序和负序的三次谐波电流在高压侧绕组感应出的三次谐波电流在△绕组形成环流，对高压侧产生的三次谐波影响要比变压器为Ｙ－Ｙｎ０接线时小，但增加了变压器高压绕组的损耗。
（３）由于中性线中三相负荷不平衡引起的工频电流和三次谐波电流的叠加有可能大于相电流，当三相的三次谐波平衡时，由于Ｙ－Ｙｎ０接线的变压器铁芯中零序的三次谐波无通路，磁通只能经铁心、空气和外壳等构成回路，产生附加损耗和局部过热；而在Ｙ－Ｙｎ１１接线中，△绕组为三次谐波电流提供通路，它所产生的三次谐波磁通将抵消铁芯中的原三次谐波磁通，从而使铁心中的合成磁通基本上呈正弦波，减少了附加损耗，但谐波电流的存在使Ｋ因子因谐波发热而降低变压器输送能力，正常值为１．０和电流波峰系数增大，造成供电变压器的利用率下降或过载；
（４）由于中性线中电流过大，使配电系统中性线的电缆、导线出现过负荷引起绝缘老化加速，增加了火灾隐患。主要原因有：
①国内普遍选取中性线导体的截面积是相线的５０％；
②已运行的许多按老标准设计制造的电缆中，中性线导体的截面积是相线的３３％；
③已运行的许多按新标准设计制造的电缆中，中性线导体的截面积是相线的５０％；
④中性线与相线导体选取相同截面积，无论工程设计、材料制造、安装、投入使用所占的比例都很小。
（５
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回复：三次谐波污染
三次谐波污染主要存在于低压配电网中。对电网危害主要有：功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等。对配电站，谐波会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。
电网谐波产生的原因是整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯系统、计算机、微波炉等电力电子设备和电器设备的使用。在这些设备集中使用的地区，如工厂车间、公寓大厦、居民小区、写字楼、酒店商厦等，谐波污染相当严重，电源质量明显下降。特别是三次谐波会产生特别高的中线电流，甚至会超过相电流值，因此造成电器设备寿命大为减短，电网过热，甚至可能引起火灾。
电力谐波也是一种污染，基于其可能造成负面影响，各国纷纷出台治理措施。主要是制定相关标准，包括对产生谐波设备的限制要求；分析现有电网和待建电网中的谐波情况，局部重组电网结构；分离或隔离产生谐波的设备，使用滤波器等。
长期以来，国内供电系统和用户较少注意到电网中谐波的危害，但电力供应和供电质量是不可分割的。我国将于今年年底或明年年初出台谐波控制强制性规范，强化对三次谐波污染的治理。国内一些企业已开始重视谐波的污染，投资安装谐波滤波器，取得了节能和提高电网品质的双重效果。
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