详解三次谐波以及其危害和解决方案

零线电流过大现象

从上一页，我们观察到了零线过热的现象。零线电流是导致零线过热的原因。实际测量表明，零线电流过大的现象并非罕见。

上图中的数据是在不同的建筑物中测量的结果。其中，建筑物1、4、6中，零线电流已经大大超过了相线电流。

零线电流过大的后果是导致零线温度过高。这实际是三次谐波所导致的。前面我们已经阐述了三次谐波电流的来源，主要是单相整流电路为代表的非线性负荷产生的。现代建筑物中，由于大量使用电子信息设备、节能灯等非线性负荷，会产生很大的3次谐波电流。结果就是导致零线电流过大。

这是一个十分可怕的事实。因为电流流过导体时要产生热量，热量与电流的平方成正比(I2R)，当电流达到相线电流的1.5倍时，零线的发热量会达到相线2.25倍!

另一个可怕的事实是，在一般配电系统中，虽然相线上有过流保护装置，而零线上并没有过流保护装置。过大的电流必然会导致零线过热，酿成火灾隐患。

三次谐波电流在零线上的叠加

我们对零线电流过大的现象已经有了充分的了解。那么，这种现象是怎样形成的呢。传统的电工理论告诉我们，当三相电路的负荷平衡时，零线上的电流为零，或者很小。为什么现在这个理论不对了呢。

这是因为，仅当三条相线上的电流波形为正弦波，并且它们相差120°时，如果三相线上的电流幅度相同，才能保证在零线上矢量叠加的结果是总和为零。

我们知道，单相整流电路的电流是脉冲状的。如果三条相线上的电流是脉冲状的，结果如何呢。

上图给出了结论。他们在中线上虽然也是叠加，但是相互错开，无法抵消。并且中线上的脉冲电流的数量是相线上的脉冲电流数量的3倍。