详解三次谐波以及其危害和解决方案

这个图中所显示的是一台1500W的设备，按照正弦波电流计算，电流的有效值应该为7A左右，峰值电流为10A左右，但是，这里的峰值达到了60A。

这就会导致通过检测峰值电流工作的保护装置误动作。

案例1：

某火锅城，使用电磁炉加热，当客人较多时，频繁跳闸。而配电箱的设计容量已经留出了2倍的余量。

案例2：

某软件公司，使用数百台电脑，频繁出现跳闸现象。

三次谐波引起变压器过热

谐波电流在流过变压器时，会造成变压器的损耗增加，从而导致变压器的温度过高。其中，三次谐波电流造成变压器过热的情况最为严重。当负载全部为信息设备和节能灯时，变压器的容量往往仅能达到铭牌上标称容量50%。

造成这种现象的原因是变压器的结构。三相四线制配电系统中的变压器的结构都是Δ/Υ结构。当变压器的负载端有三次谐波电流时，三次谐波电流会耦合到变压器的初级侧。这种结构的变压器不会将三次谐波电流发射到上游电网(这可能是一个优点)，但是，三次谐波电流也并不抵消，而是在变压器的初级Δ绕组中形成环流，这种环流的幅度会很大，从而产生很大的热量。

为了防止变压器的温度过高，很多人采用K因子变压器，这种变压器实际就是一种冗余量很大的变压器，通过增大变压器的容量来降低温度。

欧美国家开始采用消谐波变压器，这是通过消除三次谐波环流来实现的。不仅能够降低变压器的温度，并且具有显著的节能效果。从上图中可以看出，消谐波变压器的温度远低于普通变压器，减少的发热量就是节省的电能。

三次谐波引起零线过热

三次谐波电流引起的另一种典型故障就是零线过热。

图中所示的是开关柜中零线电流过大导致过热的情况。上面的一组是可见光照片，可以看到零线过热的情况。左面的是零线的绝缘层严重老化，右面的是零线的接线铜排严重氧化。这都说明零线处于高温下。

下面的图中，展示了红外线图象。右面的图像为可见光照片，虽然零线仍然完好，但是左面的图像告诉我们，他的温度已经超过了相线。长时间的高温，会加速绝缘层老化。

造成零线过热的原因就是零线电流过大。零线不同于相线，他没有过流保护装置，因此在电流过大的情况下，不会进行保护，只能任凭发热。

变压器过热的情况容易引起维护人员的警觉，并且可以通过增大变压器的容量，或者增加外部散热的方式进行降温。而零线过热的问题往往被维护人员忽略。

电缆过热往往是电气火灾的隐患。因此，对于零线过热的情况必须足够重视。