三次谐波——电气火灾的潜在隐患（1）

diandao999

三次谐波——电气火灾的潜在隐患

三次谐波主要存在于低压配电网中。近年来，随着电网中各种产生谐波的电子设备数量大量增长，如镇流器、电子节能灯、开关电源、UPS电源等，造成低压电网中谐波的成分大大增加，其中尤为突出的是三次谐波，其对低压电网的危害主要有：设备功率损耗增加，寿命缩短，接地保护功能失常，遥控功能失常，导线过热等。对配电站，谐波还会造成电子器件误动作，电容器损坏，附加磁场、中性线过热和电缆着火。
　　一、三次谐波的产生
　　在理想的电力系统中，电流和电压都是纯粹的正弦波。所谓谐波，即在交流电网中，由于大量非线性电气设备的投入运行，其电压电流波形已不是完全的正弦波波形，而是不同程度发生了畸变。根据数学中的傅里叶级数分析，非正弦波的周期量可分解成基波分量和具有基波频率整数倍的谐波分量。例如基频为50Hz的交流电，其二次谐波为100Hz的交流电，三次谐波为150Hz，四次谐波为200Hz，以此类推。在上述各次谐波中，三次谐波所占成分较大且对电气线路的危害最为明显。
　　产生三次谐波的设备主要有：节能灯、荧光灯、计算机、变频空调、微波炉、镇流器、焊接设备、UPS电源等。如节能荧光灯，灯管本身含有电弧，其负阻特性产生谐波电流，其中主要是三次谐波电流，含有率为12%至13%，与灯管配套的电子镇流器也产生谐波电流，目前国内高档电子镇流器三次谐波成分在10%以下，中档产品三次谐波成分在20%左右，低档产品三次谐波成分可达60%至80%。
 国内电子镇流器谐波成分表
　　产品档位 高档 中档 低档
　　谐波成分 ≤10％ 20％～30％ 60％～80％
　　在上述非线性设备集中使用的地区，如工厂车间，计算机中心、网吧、写字楼、酒店商厦等，由于大量谐波电流的存在而影响线路和其他电器，造成电源质量明显下降。
　　二、三次谐波与火灾的关系
　　1.中性线过热引起火灾
　　在低压三相电力系统中，各相线电压相互有120°的相位差，根据矢量相加办法，当每相所载电流相等时，在中性线(零线)上的电流为零；当三相负荷不均衡时，只有去掉均衡值以后的电流才流过中线，一般都小于相线上电流。利用这一特点，中性线导线截面一般比相线减少一半或与相线相同，以利节约材料。然而各相线所产生的谐波电流不一定能在中性线上抵消———利用数学方法可推算出偶次谐波电流在中性线上可被相互抵消，而各相中的奇次谐波因其相位相同，不仅不能抵消，反而会相互累加后以3倍于相线的电流通过中性线，使中性线电流大大超过其安全电流值造成过负荷。在使用大量谐波设备的场所，如高校计算机中心、照明设备集中的大型场馆等，经过测量，有时中性线上的电流最高可达相电流的两倍，这种状态下就有可能造成导线过热引起线路周围可燃装修材料起火或中性线熔断，造成各相电压不平衡，烧坏线路中接入的电器设备进而引发火灾。