一、定義

　　三次諧波是指信號中所含有的頻率為基波的三倍倍的電量。
　　在物理學(xué)和電類學(xué)科中都有三次諧波的概念，任何一個(gè)波函數(shù)都可以進(jìn)行傅里葉分解f(t)=∑(k=0,n)cos(kwt+ak) ，當(dāng)k=3時(shí)f(t)=cos(3wt+a3)稱為三次諧波。

含三次諧波電流波形及諧波分析

二、危害

1、因?yàn)槿沃C波的零序性，低壓母線上的三次諧波電壓主要與中性線的三次諧波電流有關(guān)。

• 當(dāng)變壓器接法為時(shí)，零序性的三次諧波電流將成為勵磁電流，在此零序勵磁電抗上產(chǎn)生較大的壓降，即三次諧波電壓，很容易造成低壓母線上的電壓總畸變率超標(biāo)；
• 當(dāng)變壓器接法為△－0時(shí)，側(cè)的變壓器繞組形成三次諧波電流流通的回路，該回路阻抗為變壓器漏抗，遠(yuǎn)較零序勵磁阻抗小為20倍左右　，從而不會在低壓母線產(chǎn)生很大的三次諧波電壓。

2、如果低壓三相的三次諧波電流不平衡，則存在正序和負(fù)序的三次諧波分量。

• 如果配電變壓器為接線，低壓側(cè)正序和負(fù)序的三次諧波電流會在高壓側(cè)繞組感應(yīng)出三次諧波電壓，對高壓側(cè)產(chǎn)生影響；
• 如果配電變壓器為△－11接線，低壓側(cè)正序和負(fù)序的三次諧波電流在高壓側(cè)繞組感應(yīng)出的三次諧波電流在△繞組形成環(huán)流，對高壓側(cè)產(chǎn)生的三次諧波影響要比變壓器為接線時(shí)小，但增加了變壓器高壓繞組的損耗。

3、由于中性線中三相負(fù)荷不平衡引起的工頻電流和三次諧波電流的疊加有可能大于相電流，當(dāng)三相的三次諧波平衡時(shí)，由于接線的變壓器鐵芯中零序的三次諧波無通路，磁通只能經(jīng)鐵心、空氣和外殼等構(gòu)成回路，產(chǎn)生附加損耗和局部過熱。而在接線中，△繞組為三次諧波電流提供通路，它所產(chǎn)生的三次諧波磁通將抵消鐵芯中的原三次諧波磁通，從而使鐵心中的合成磁通基本上呈正弦波，減少了附加損耗，但諧波電流的存在使因子因諧波發(fā)熱而降低變壓器輸送能力，正常值為1.0和電流波峰系數(shù)增大，造成供電變壓器的利用率下降或過載；

4、由于中性線中電流過大，使配電系統(tǒng)中性線的電纜、導(dǎo)線出現(xiàn)過負(fù)荷引起絕緣老化加速，增加了火災(zāi)隱患。主要原因有：

國內(nèi)普遍選取中性線導(dǎo)體的截面積是相線的50%；

• 已運(yùn)行的許多按老標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造的電纜中，中性線導(dǎo)體的截面積是相線的33%；
• 已運(yùn)行的許多按新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造的電纜中，中性線導(dǎo)體的截面積是相線的50%；
• 中性線與相線導(dǎo)體選取相同截面積，無論工程設(shè)計(jì)、材料制造、安裝、投入使用所占的比例都很小。

5、由于電流和電壓畸變，增加了供電系統(tǒng)中其他設(shè)備、材料的損耗，引起附加發(fā)熱、絕緣老化、減少使用壽命；

6、由于電流和電壓畸變，增加了供電系統(tǒng)中設(shè)備和材料的振動和噪音；

7、由于電流和電壓畸變，使無功補(bǔ)償電容器組由于并聯(lián)諧振而損壞，電動機(jī)等繞組類設(shè)備絕緣擊穿而損壞；

8、電流和電壓畸變及150電磁場：引起測量精確度異常，對控制所需要的同步信號的捕捉與鎖相條件惡化、干擾增加，從而使電子控制、測量、保護(hù)及通信設(shè)備運(yùn)行不正常；

9、對用供電的廣播電視節(jié)目錄制及播放系統(tǒng)產(chǎn)生附加背景噪聲，并損壞設(shè)備；

10、使照明光源閃爍而損壞；圖像顯示設(shè)備頻閃，顯示失真；

11、三次諧波電流對其他設(shè)備和器材的負(fù)面影響要大于其對產(chǎn)生三次諧波電流的諧波源的影響。

三、三次諧波的消除

　　濾波器與諧波源越近，濾波效果越好，這是減小諧波電流和諧波電壓畸變的最好辦法，尤其適用于非線性負(fù)荷的供電點(diǎn)集中、又與線性負(fù)荷共由一個(gè)變壓器供電的情況。如果三次諧波電流引起的三次諧波電壓畸變及變壓器過載是主要問題建議在主電源配電柜裝設(shè)濾波器。

      目前，工程中對帶中性線低壓供電系統(tǒng)降低三次諧波的方式主要有4種：

1、被動式并聯(lián)型濾波器（可以廣泛使用）；

2、被動式串聯(lián)型的濾波器（由于使低壓母線上的諧波電壓升高，不但不能消除非線性負(fù)荷之間的相互干擾，反而增大了對線性負(fù)荷的干擾；由于增加了中性線的阻抗，引起配電系統(tǒng)接地故障保護(hù)靈敏度下降）；

3、帶中性線的有源濾波器；

• 并聯(lián)型（可以推廣使用）
• 串聯(lián)型（目前由于商用產(chǎn)品較少，很少使用）
• 并聯(lián)型有源濾波器與被動式濾波器并聯(lián)使用（可以推廣使用）
• 串聯(lián)型有源濾波器與被動式濾波器并聯(lián)使用（目前由于商用產(chǎn)品較少，很少使用）
• 串聯(lián)型有源濾波器與被動式濾波器串聯(lián)使用（目前由于商用產(chǎn)品較少，很少使用）

4、雙接線的變壓器

　　利用變壓器原、付邊繞組的曲折接線來消除電源側(cè)諧波對負(fù)荷的影響和負(fù)荷側(cè)諧波對電源側(cè)的影響，具有消除諧波的功能。既可以作為供電變壓器也可以作為隔離變壓器，適用于三相式負(fù)荷：

• 對單獨(dú)的非線性負(fù)荷單獨(dú)裝設(shè)；
• 對集中的非線性負(fù)荷裝設(shè)（不能消除非線性負(fù)荷之間的相互干擾）。

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