解决三次谐波的方法

1、对于3次谐波电流可以采取哪些办法控制?

答：由于3次谐波的危害很大，人们想了很多办法来控制它。目前常用的方法如表5-1所示：

表5-1：控制谐波电流的方法 方法 安装方式 优点 缺点

有源滤波器 并联 能够滤除各次谐波电流

仅对安装位置上游的线路有效果

价格较高 要解决3次谐波电流导致的所有问题，

需要在下游配电箱处安装

单相滤波器 串联在设备的电源输入端 能够解决3次谐波导致的各种问题 仅能安装在单相整流设备的电源输入端

零线谐波阻断器 串联安装在零线上 能解决安装位置下游的所有谐波电流问题 电压畸变较大，负载对电压畸变率的要求较高时慎用

曲折变压器 并联安装 能够解决3次谐波导致的各种问题 体积大，损耗大，制作精度要求高，设计难度大

综合各方面的因素，我们推荐有源滤波器和零线谐波电流阻断器两种方法。

对于普通的场合，我们推荐零线谐波电流阻断器的方法。这种方法实施简单，性价比高。

2、为什么传统的陷波电路型滤波器不适用于现代建筑中的3次谐波电流控制?

答：因为传统的陷波电路型滤波器会产生较大的容性无功功率，而单相整流电路并不需要这些容性无功功率。

传统的3次谐波滤波电路如图6-1所示，它对3次谐波电流形成很低的阻抗，从而防止3次谐波电流进入配电系统，对配电系统起到保护作用。

图6-1 陷波电路型的3次谐波滤波器

但是这种电路中的电容较大，会发出较大的容性无功功率。过去，人们很欢迎这种电路，因为过去的负荷大部分是感性负荷，他们需要补偿容性无功。而这种电路在滤波的同时能够补偿容性无功。但是现在，这是一个缺点，因为过大的容性无功会导致系统不稳定。

3、什么是有源滤波器?

答：顾名思义，有源滤波器本身就是一个谐波源。有源滤波器并联安装在线路上，向供电线路上注入与谐波源产生的谐波电流大小相当，但是相位相反的谐波电流，使两者相互抵消，如图7-1所示。

图7-1 有源谐波滤波器的原理

读者需要注意的是：有源滤波器仅能够保证安装位置上游的谐波电流达到预定控制目标，对于下游的谐波电流没有任何控制效果。

4、怎样正确使用有源滤波器控制建筑物中的3次谐波电流?

答：要正确使用有源滤波器解决3次谐波电流导致的各种问题，必须牢记有源滤波器“仅能控制上游线路的谐波电流”这个特性。

掌握了这个特性，就能够根据要达到的目标确定有源滤波器的安装位置了。请读者记住下面的原则：

有源滤波器要安装在有故障现象的线路的下游。

为了读者便于理解上面的描述，一些典型的安装位置列于图8-1中，各个安装位置的效果如表8-1所示。

请读者思考一下：在图8-1所示的安装位置中，都不能解决分配电柜跳闸的问题。要解决分配电柜跳闸的问题，应该将有源滤波器安装在哪里?

图8-1 有源滤波器的安装位置

表8-1

5、什么是NBF零线谐波电流阻断器?

答：NBF零线谐波电流阻断器是专门为了解决现代建筑物中的3次谐波电流导致的各种问题而开发的新型设备，它串连安装在零线上，如图9-1所示。

图9-1 NBF在线路中的连接方法

NBF对3次谐波电流呈现很高的阻抗，而对基波电流的阻抗很小，它的阻抗特性如图9-2所示。

由于它对三次谐波电流呈现很高的阻抗，因此，如果将它串连在零线上，就会大大减小3次谐波电流。

由于3次谐波电流是在相线与零线之间形成的回路中流动，因此，当在零线上串入一个高阻抗时，也就同时减小了相线上的3次谐波电流。

读者需要注意的是：

NBF零线谐波电流阻断器与有源滤波器的作用范围完全不同。有源滤波器仅能够保证安装位置上游的谐波电流达到预定控制目标。而NBF能够减小其安装位置的下游线路上的谐波电流。

图9-2 零线谐波电流阻断器的阻抗特性

6、怎样使用NBF零线谐波电流阻断器解决3次谐波电流导致的问题?

答：要正确使用NBF解决3次谐波电流导致的各种问题，必须牢记NBF“能够控制安装位置下游线路上的谐波电流”这个特性。

为了使读者掌握NBF的使用方法，我们仿照有源滤波器的情况，对典型安装位置及其控制效果进行分析，请读者感悟其中的规律。

一些典型的安装位置列于图10-1中，各个安装位置的效果如表所示。图中仅表示安装的位置，实际安装方式参考图9-1。

图10-1 NBF的安装位置

表10-1