詳解三次諧波以及其危害和解決方案

從圖中可知，中線上的電流脈沖數是相線上的電流脈沖數的3倍，根據電流有效值的計算方法，中線上的電流會達到相線的1.7倍。如果整流電路的電流的脈寬大于60°，就會在中線上發生重疊現象，這時中線上的一部分電流發生抵消，實際的零線電流會小于相線電流的1.7倍。

前面我們從電流波形的角度解釋了單相整流電路必然導致零線電流過大的的現象。

讀者可能還會有疑惑，為什么零線上的諧波電流以三次為主呢。這是因為兩個原因。第一，單相整流電路產生的諧波成分中，以三次為最大，三次諧波畸變率通常達到80%以上。

第二，其他次數的諧波電流在零線上會有抵消的效果，唯有三次不會。

單相整流電路產生3次諧波電流，由于三相電的每相基波電流之間相位相差120°，因此3次諧波電流的相位相差360°(3×120° =360°)，對于交流電而言，相位相差360°意味它們是同相位的。

因此，3次諧波電流在零線上是算數疊加的。這就是三次諧波的特殊性。

讀者可能會想到，不僅三次諧波具有這樣的特性，只要是基波頻率3倍頻率的諧波都應該具有這樣的特性。確實如此，這些頻率是基波頻率3倍的諧波稱為3倍頻諧波，他們在中線上都是算術疊加的。但是6、9次以及更高的3倍頻諧波很小，甚至沒有，因此不予考慮。

解決三次諧波的方法

前面討論了三次諧波的危害。讀者可能更關心如何解決這些問題。雖然市場上有很多解決方法：陷波電路的無源濾波器、曲折變壓器、有源濾波器、零線諧波阻斷器等，但是，綜合各種方法的優缺點，航天綠電推薦有源濾波器和零線阻斷器兩種方法。這兩種方法行之有效，并且沒有明顯的負作用。

1. 有源濾波器(PSW)：當對電壓畸變率有較高的要求時使用。需要注意的是，有源濾波器僅對其安裝位置的上游有作用，對于下游沒有任何效果。因此要注意安裝的位置。不能安裝在變壓器的下端，這樣僅能夠降低變壓器的溫度，對于降低零線溫度沒有任何作用。有源濾波器的方案的缺點是成本很高。

2. 零線諧波電流阻斷器(NBF)：如果對于電壓畸變率沒有嚴格的要求，僅是為了消除3次諧波電流的種種不良影響，使用零線諧波電流阻斷器是性價比最高的方法。只要在變壓器的次級安裝一臺NBF，就能夠保護整個系統免受三次諧波電流的危害。但是NBF作用僅在于消除3次諧波電流的影響，對于改善整個系統的電能質量效果很小。

用PSW解決3次諧波電流

用有源濾波器解決諧波的問題是個理想的方案。但是需要注意的是，有源濾波器僅對上游的線路具有清除諧波的效果，而對于下游線路沒有任何效果。

因此，如果采用有源濾波器的方法，就要在分配電箱處安裝。如果僅在變壓器的下端安裝，就對變壓器具有保護作用，而對零線沒有任何效果。

如果分配電箱中有繼電保護裝置，則這些繼電保護裝置仍然可能出現誤動作的現象。