随着建筑物中的电气负荷以节能灯、信息设备等为主要负载，零线电流过大的现象十分普遍。造成这种现象的根本原因是单相整流电路。而三次谐波电流主要来自于单相整流电路。因此三次谐波会加剧零线电流过大的现象。那么，三次谐波引起零线电流过大，零线过热的现象改如何解决呢？工具/原料more有源滤波器L B APF三次谐波零线滤波器L B 3NBF零线过热现象1/1分步阅读

三次谐波引起零线过热

三次谐波电流引起的一种典型故障就是零线过热。

下图中所示的是开关柜中零线电流过大导致过热的情况。上面的一组是可见光照片，可以看到零线过热的情况。左面的是零线的绝缘层严重老化，右面的是零线的接线铜排严重氧化。这都说明零线处于高温下。

下面的图中，展示了红外线图象。右面的图像为可见光照片，虽然零线仍然完好，但是左面的图像告诉我们，他的温度已经超过了相线。长时间的高温，会加速绝缘层老化。

造成零线过热的原因就是零线电流过大。零线不同于相线，他没有过流保护装置，因此在电流过大的情况下，不会进行保护，只能任凭发热。

变压器过热的情况容易引起维护人员的警觉，并且可以通过增大变压器的容量，或者增加外部散热的方式进行降温。而零线过热的问题往往被维护人员忽略。电缆过热往往是电气火灾的隐患。因此，对于零线过热的情况必须足够重视。

零线电流过大现象1/1

三次谐波会引起零线电流过大现象

从上一页，我们观察到了零线过热的现象。零线电流是导致零线过热的原因。实际测量表明，零线电流过大的现象并非罕见。

下图中的数据是在不同的建筑物中测量的结果。其中，建筑物１、４、６中，零线电流已经大大超过了相线电流。

零线电流过大的后果是导致零线温度过高。这实际是三次谐波所导致的。前面我们已经阐述了三次谐波电流的来源，主要是单相整流电路为代表的非线性负荷产生的。现代建筑物中，由于大量使用电子信息设备、节能灯等非线性负荷，会产生很大的３次谐波电流。结果就是导致零线电流过大。

这是一个十分可怕的事实。因为电流流过导体时要产生热量，热量与电流的平方成正比（I2R），当电流达到相线电流的1.5倍时，零线的发热量会达到相线2.25倍！

另一个可怕的事实是，在一般配电系统中，虽然相线上有过流保护置，而零线上并没有过流保护装置。过大的电流必然会导致零线过热，酿成火灾隐患。

零线电流过大现象的产生原因1/2

三次谐波电流在零线上的叠加

传统的电工理论告诉我们，当三相电路的负荷平衡时，零线上的电流为零，或者很小。为什么现在这个理论不对了呢。

这是因为，仅当三条相线上的电流波形为正弦波，并且它们相差120°时，如果三相线上的电流幅度相同，才能保证在零线上矢量叠加的结果是总和为零。

我们知道，单相整流电路的电流是脉冲状的。如果三条相线上的电流是脉冲状的，结果如何呢。

下图给出了结论。他们在中线上虽然也是叠加，但是相互错开，无法抵消。并且中线上的脉冲电流的数量是相线上的脉冲电流数量的3倍。

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。

零线电流过大的主要危害是导致零线过热，因为：

（1）在一般配电系统中，零线的截面积并不比相线大（甚至更小），超过相线的电流必然会导致零线过热；

（2）零线上没有保险装置，不能象相线那样在过流的清况下自动断开。因此，零线上过大的电流必然导致零线过热。

（3）由于零线中的电流为150Hz的电流，这种高频电流会产生

更大的热量，这个现象叫做趋肤效应。

2/2

零线上的谐波电流以三次为主

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：

（1）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。

（2）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。

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。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。

解决方法1/2

1. 有源滤波器（APF）

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。

2/2

2. 三次谐波零线滤波器（3NBF）

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，使用三次谐波零线滤波器是性价比最高的方法。只要在变压器的次级安装一台LB3NBF，就能够保护整个系统免受三次谐波电流的危害。但是3NBF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。

注意事项

三次谐波导致零线电流过大问题不容忽视，严重的可能会引起火灾！

三次谐波引起零线电流过大现象有两种解决方法，一种是安装有源滤波器，一种是安装三次谐波零线滤波器。

物理电气三次谐波零线电流过大谐波治理