宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
一．簡述三次諧波
1. 三次諧波的概念
對周期性非正弦電量進行傅里葉級數分解，可得到頻率為基波整數倍的電量，這些電分量被統稱為諧波。其中，頻率為基波三倍的電量被稱為三次諧波。在社會的高速發展下，民眾與社會對于電能的需求量與日俱增，對電能質量的要求也日漸提高。隨著種類豐富的電子設備在民眾生活中的廣泛普及，其中具有非線性負荷特性的電子設備也使電力系統中的電壓、電流狀態出現了一些改變。在利用傅里葉級數分解分析電壓、電流波形時，便會發現 50Hz、220V電力中存在一些150Hz交流的正弦波，即頻率50Hz的三倍的”三次諧波”。
2. 三次諧波的產生原因
在通常情況下，受三次諧波污染嚴重的用電場景便為低壓配電網。其中，致使電網中出現三次諧波的非線性負荷主要包括以下幾類：
1）晶閘管電源、電弧焊接等。
2）彩色電視機和監視器：根據有關調查可知，該部分電氣設施在日常工作過程中，會產生含量高的三次諧波。
3）變頻器：在日常生活階段，洗衣機、空調以及微波爐等電氣設備被廣泛使用，這部分設備一般都擁有“變頻”的功能。
4）鎮流器、熒光燈或者節能燈等：根據有關調查可知，這部分電器在日常的工作環節中一般都會擁有大比例三次諧波的電流量。
3. 三次諧波的不良影響
1）使電網出現發熱的狀況，嚴重時引發安全事故。
2）對電子元器件日常的使用和運行產生不良影響，致使其產生錯誤操作。
3）嚴重浪費電能。
4）嚴重縮短電力設施使用壽命。
綜上所述可知，三次諧波不僅僅會產生諸多危害，更會對電網整體的穩定性以及安全性產生嚴重的不良影響，進而影響民眾的日常生產、生活有關活動、行為以及社會的和諧發展。所以，有關部門應當采取合理措施，減少乃至避免三次諧波的危害。
二．三次諧波對中性線的影響
伴隨著科學技術的迅猛發展，越來越多微波爐、空調和洗衣機等變頻電器被廣泛應用于民眾的生活中。通常情況下，上述電器均為非線性負載，其在工作時，三次諧波占比極大。這種不良現象除了會增加整體電力系統的耗損，更會致使中性線線負載變大，嚴重影響電力系統整體的安全性以及穩定性，甚至會引發一系列的安全事故。
三．對三次諧波治理的合理建議
對于單相整流電路非線性負荷而言，傳統的無源濾波器并不適用。這主要是由于其濾波效果極差，同時還會生成較大容性無功，而這部分容性無功既是非線性負荷不會用到的，也是整體電網所不需要的。因此，有關部門應當采用有源濾波器進行治理。在單獨使用此類濾波器對線路中諧波電流進行檢測的時候，能夠生成將其抵消的補償類電流。然而從整體效果上來看，此類濾波器只能夠確保安裝部位上游的諧波電流變小，卻不能對下游線路產生效果。所以，當對上述特征加以了解后，便能夠針對性地處理三次諧波污染，即將有源的濾波器安裝到存在三次諧波的下游線路中。除此之外，經過多年實踐可知，當濾波器距離三次諧波電流源頭越近，其防治的效果越好。與此同時，若三次諧波的過濾器為并聯形式，也能夠有效降低三次諧波的電壓，所以，將三次諧波的濾波器并聯于非線性的負荷比較大供電點處時，能夠將三次諧波影響的危害控制在較低。
四．安科瑞中線安防保護器（ANSNP）介紹
ANSNP系列中線安防保護器并聯在含諧波負載的低壓配電系統中，能夠對動態變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。中線安防保護器的基本原理為：
通過電流檢測環節采集系統中性線上過電流信息，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執行器件產生與過電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入中性線，從而消除中性線中過大的電流。
產品特點：
1) 對3N次諧波和三相不平衡引起的中性線過電流均可治理；
2) 具有過流反饋功能，可以自主設定過電流反饋值，進一步保障中性線安全；
3) 具有風扇自動調速功能，進一步降低模塊能耗和運行噪音；
4) 人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統和本體的實時電能質量信息，操作簡單；
5) 采用進口IGBT，功率密度大，可靠性高；
6) 采用DSP高速檢測和運算的數字控制系統；
7) 模塊主電路采用三電平拓撲；
8) 標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。
五．安科瑞中線安防保護器應用案例
如下所示,為青島某商場配電間內中線安防保護器現場安裝情況與治理前后數據對比.
現場安裝圖
補償前后數據對比
【參考文獻】
[1] 企業微電網設計與應用手冊.2020.6
[2] 安科瑞電能質量監測與治理選型手冊.2019.11版
作者簡介:
宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護及絕緣監測系統， QQ：3007723194 手機：13482141563（微信同號）