详解三次谐波以及其危害和解决方案

从图中可知，中线上的电流脉冲数是相线上的电流脉冲数的3倍，根据电流有效值的计算方法，中线上的电流会达到相线的1.7倍。如果整流电路的电流的脉宽大于60°，就会在中线上发生重叠现象，这时中线上的一部分电流发生抵消，实际的零线电流会小于相线电流的1.7倍。

前面我们从电流波形的角度解释了单相整流电路必然导致零线电流过大的的现象。

读者可能还会有疑惑，为什么零线上的谐波电流以三次为主呢。这是因为两个原因。第一，单相整流电路产生的谐波成分中，以三次为最大，三次谐波畸变率通常达到80%以上。

第二，其他次数的谐波电流在零线上会有抵消的效果，唯有三次不会。

单相整流电路产生3次谐波电流，由于三相电的每相基波电流之间相位相差120°，因此3次谐波电流的相位相差360°(3×120° =360°)，对于交流电而言，相位相差360°意味它们是同相位的。

因此，3次谐波电流在零线上是算数叠加的。这就是三次谐波的特殊性。

读者可能会想到，不仅三次谐波具有这样的特性，只要是基波频率3倍频率的谐波都应该具有这样的特性。确实如此，这些频率是基波频率3倍的谐波称为3倍频谐波，他们在中线上都是算术叠加的。但是6、9次以及更高的3倍频谐波很小，甚至没有，因此不予考虑。

解决三次谐波的方法

前面讨论了三次谐波的危害。读者可能更关心如何解决这些问题。虽然市场上有很多解决方法：陷波电路的无源滤波器、曲折变压器、有源滤波器、零线谐波阻断器等，但是，综合各种方法的优缺点，航天绿电推荐有源滤波器和零线阻断器两种方法。这两种方法行之有效，并且没有明显的负作用。

1. 有源滤波器(PSW)：当对电压畸变率有较高的要求时使用。需要注意的是，有源滤波器仅对其安装位置的上游有作用，对于下游没有任何效果。因此要注意安装的位置。不能安装在变压器的下端，这样仅能够降低变压器的温度，对于降低零线温度没有任何作用。有源滤波器的方案的缺点是成本很高。

2. 零线谐波电流阻断器(NBF)：如果对于电压畸变率没有严格的要求，仅是为了消除3次谐波电流的种种不良影响，使用零线谐波电流阻断器是性价比最高的方法。只要在变压器的次级安装一台NBF，就能够保护整个系统免受三次谐波电流的危害。但是NBF作用仅在于消除3次谐波电流的影响，对于改善整个系统的电能质量效果很小。

用PSW解决3次谐波电流

用有源滤波器解决谐波的问题是个理想的方案。但是需要注意的是，有源滤波器仅对上游的线路具有清除谐波的效果，而对于下游线路没有任何效果。

因此，如果采用有源滤波器的方法，就要在分配电箱处安装。如果仅在变压器的下端安装，就对变压器具有保护作用，而对零线没有任何效果。

如果分配电箱中有继电保护装置，则这些继电保护装置仍然可能出现误动作的现象。