带中性线低压供电系统的三次谐波及滤波实用版

YF-ED-J7667

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带中性线低压供电系统的三次谐波及滤波实用版

Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements.

（示范文稿）

二零XX年XX月XX日

带中性线低压供电系统的三次谐

波及滤波实用版

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芬兰诺基亚电容器有限公司中国代表处

廖淅埙

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。