一、何為3次、5次、7次諧波？

在正常電力系統(tǒng)中，具有線性阻抗變化特性的電氣設(shè)備工作時(shí)不會(huì)對(duì)頻率為50Hz、呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)正弦波形的供電電源造成影響。但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，具有非線性阻抗特性的電氣設(shè)備（非線性負(fù)荷）越來越多，這些非線性負(fù)荷工作時(shí)會(huì)造成電力系統(tǒng)供電頻率、波形發(fā)生畸變，從中可以分解出不同頻率的正弦波形，被分解出來的非50HZ交流正弦波統(tǒng)稱為諧波（harmonic）。其中頻率為50Hz三倍，即150Hz的諧波稱為3次諧波；頻率為50Hz五倍，即250Hz的諧波稱為5次諧波；頻率為50Hz七倍，即350Hz的諧波稱為7次諧波。

二、燈光產(chǎn)生的諧波有哪些危害？

LED節(jié)能燈、LED顯示屏、充電器、加熱器、變頻器、消毒器、PC終端等采用單相二極管整流方式的非線性負(fù)荷在運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的奇次諧波電流，其中3次諧波最大，為主要諧波成分，5次、7次、11次等諧波也明顯偏高，但3次諧波電流不僅不能像基波及5次、7次、11次等其他頻次諧波電流那樣在零線上進(jìn)行矢量抵消掉絕大部分，而是以360度矢量角完全疊加到零線上，導(dǎo)致零線上3次諧波電流為相線上的3倍左右；因此當(dāng)單相整流負(fù)載產(chǎn)生的3次諧波電流含量達(dá)到35%以上時(shí)，零線電流就會(huì)異常增高超過相線電流。

廣東某陶瓷生產(chǎn)車間布置的大量LED燈

很多情況下零線電流異常增高到相線電流的2倍左右，給低壓配電系統(tǒng)造成了極大危害，主要包括四方面：

A、零線過流：導(dǎo)致電纜發(fā)熱老化斷裂，燒壞用電設(shè)備，誘發(fā)難以防控的火災(zāi)隱患；

B、配電保護(hù)異常跳閘：即使線路上的負(fù)荷沒有達(dá)到配電設(shè)計(jì)值，也會(huì)出現(xiàn)零序保護(hù)跳閘；

C、變壓器過溫：大量零線諧波電流回流到變壓器，導(dǎo)致變壓器發(fā)熱升溫、噪聲增大；

D、電能浪費(fèi)：配電系統(tǒng)中的3次諧波電流會(huì)直接增加負(fù)載設(shè)備與供電設(shè)備的電能消耗。

三、為何3次諧波會(huì)如此之大？

在正常的三相四線制配電系統(tǒng)中，假設(shè)三相負(fù)荷平衡，零線中的電流應(yīng)該很小。但是某建筑物四周的廣告燈箱，采用電子鎮(zhèn)流器的熒光燈照明；三相線路的負(fù)荷均衡，每相電流大約為60A，但是零線電流達(dá)到90A，這是為什么呢？

答：這是由于整流電路導(dǎo)致的。

當(dāng)相線的電流波形為正弦波時(shí)，如果它們相差120，并且幅度相同，在零線上矢量疊加的結(jié)果是總和為0；但是如果相線上的電流是脈沖狀的，并且相差120，則他們?cè)谥芯€上會(huì)疊加；零線上的脈沖電流是相互錯(cuò)開的，無法抵消；數(shù)一下零線上的脈沖電流個(gè)數(shù)，在一個(gè)周期內(nèi)有三個(gè)，因此零線上的電流是各相線電流的總和。

如今電氣負(fù)荷大多數(shù)為整流電路負(fù)載，因此即使三相負(fù)荷平衡，零線上也會(huì)有較大的電流。零線電流過大的危害主要有兩個(gè)方面的原因：

A、 零線的截面積并不比相線大，超過相線的電流必然會(huì)導(dǎo)致零線過熱；

B、 零線上沒有保險(xiǎn)裝置，不能像相線那樣在過流的清況下自動(dòng)斷開。

瀚爾爵HDA-UPQS產(chǎn)品的相線、零線的銅牌截面積對(duì)比

四、如何治理三次諧波？

3次諧波電流之所以危害很大，是因?yàn)?次諧波電流在中線上疊加，會(huì)導(dǎo)致中線電流過大，從而造成火災(zāi)隱患。如今，大部分單相負(fù)荷都是以整流器為輸入電路的設(shè)備，小到手機(jī)充電器，大到變頻器等功率驅(qū)動(dòng)設(shè)備，3次諧波的問題迅速顯現(xiàn)。近幾年，許多商場(chǎng)對(duì)于零線電流值有店鋪工程驗(yàn)收指標(biāo)值，因此零線電流治理勢(shì)在必行。

在配電柜的母線上安裝中線安防保護(hù)器HDA-SNP70-0.4/B、終端電氣綜合治理保護(hù)系統(tǒng)HDA-NTPS、有源濾波器HDA-APF-100/400H-4LM是解決這類問題的理想方法。設(shè)備根據(jù)檢測(cè)到相線上的諧波電流，向相線注入相位相反的諧波電流，以消除母線上的諧波電流。需要注意的是，設(shè)備的作用是保證濾波器的上游滿足諧波要求，因此在安裝時(shí)要選擇合理的安裝位置，避免濾波器的下游殘留諧波造成危害。