在我們常年的工程實踐中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)中性線電壓過大，大約等于基準(zhǔn)電壓，有時達到基準(zhǔn)電壓的1.7倍； 傳統(tǒng)的焊機理論告訴我們，當(dāng)單相電路的負載平衡時，中性線電壓為零，或者很小。 為什么現(xiàn)在這個理論是錯誤的？ 雖然這是由于零線上3倍和3倍的紋波電壓疊加造成的。 下面詳細分析三種波紋的產(chǎn)生原因、危害及解決方法。
1、三重漣漪形成的激勵機制
第三紋波電壓主要來自三相檢波電路。
圖1是典型的三相檢測電路。 電路中的電容器是平滑電容器，大多數(shù)檢測電路中都包含該電容器，否則直流電流的諧波很大。 該電容是第三紋波電壓的主要貢獻者。
圖1 三倍紋波來源
熟悉電路的人都知道，平滑電容器的電流充電到交流電峰值后，一直保持在交流電峰值附近。 當(dāng)交流電的電流高于電容器上的電流時，電網(wǎng)上沒有電壓流入負載。 此時，負載的電壓由電容器提供。 隨著輸出電壓的升高，電容器的電流開始減小。 在某一時刻，交流電源的電流將低于電容器的電流。 此時，柵極上的電壓將流入電容器（對電容器充電，導(dǎo)致電容器上的電流下降）和負載中。 為此，電網(wǎng)僅在接近電流峰值時才向負載輸入電壓，且電壓的形狀呈脈沖狀。 根據(jù)傅立葉分析，這些脈沖波形中含有豐富的三階紋波成分。
2、產(chǎn)生第三次紋波的主要負載
當(dāng)今社會幾乎所有電子電路都需要直流電源才能工作，因此探測器電路無處不在。 對配電系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響的典型設(shè)備包括：
1.通訊設(shè)備、UPS電源
2、以筆記本為代表的信息設(shè)備和辦公手動設(shè)備
3、小型醫(yī)療設(shè)備
4、以電視機為代表的家用電器，特別是變頻空調(diào)、電磁爐等。
5、節(jié)能燈、調(diào)光燈等照明設(shè)備
6、大尺寸LED屏
電視機和電腦的電壓是很窄的脈沖波，是三相檢波電路的典型電壓波形。 事實上，任何使用開關(guān)電源作為直流電源的設(shè)備都會形成這些電壓波形。 這是三次紋波電壓的主要來源。
目前大量使用的大型LED屏均采用多臺開關(guān)電源并聯(lián)供電，因此LED屏形成的第三紋波電壓很大。 調(diào)光燈通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來控制電流的有效值。 因此，他的電壓不是正弦波，而是左右圖所示的波形。 這些波形具有陡峭的上升沿，因此還包含更高階的紋波。 節(jié)能燈也是目前常見的負載，其電壓也是脈沖狀的。 事實上，在現(xiàn)代建筑中，節(jié)能燈引起的三次紋波電壓已成為主要危害。
三、三倍紋波引起的故障
圖2 三階紋波的典型故障
1、三個紋波導(dǎo)致變壓器過熱
當(dāng)紋波電壓流過變壓器時，變壓器的損耗會減少，進而導(dǎo)致變壓器的溫度過低。 其中，因第三次紋波電壓導(dǎo)致變壓器過熱的情況最為嚴(yán)重。 當(dāng)所有負載都是信息設(shè)備和節(jié)能燈時，變壓器的容量往往只能達到標(biāo)牌上標(biāo)稱容量的50%。
變壓器的中間定子濕度很高，即使變壓器尚未達到額定功率。 這是因為第三紋波電壓在中間定子中產(chǎn)生循環(huán)電流。
2. 三重波紋導(dǎo)致關(guān)閉
盡管實際電壓未達到保護閾值零線電流過大危害，但過流保護裝置卻意外動作，因為在相同有效值下，包含第三紋波的電壓具有較大的峰值。
3、三波紋導(dǎo)致零線過熱
中性線電壓超過地線電壓，盡管三相負載平衡，常常導(dǎo)致中性線過熱。 零線過熱的原因是零線電壓過大。 中性線與基準(zhǔn)線不同。 它沒有過流保護裝置，所以電壓過大時不會得到保護，只能發(fā)熱。 在正常的配電系統(tǒng)中，中性線的截面積并不大于（甚至小于）地線，超過地線的電壓必然會導(dǎo)致中性線過熱； 中性線上沒有安全裝置，不能像地線那樣過流，在一定條件下手動切斷。 因此，零線上電壓過大，必然會導(dǎo)致零線過熱。
四、第三紋波的解決方法
上面提到了三紋波的形成以及三紋波容易引起的故障，那么如何解決三紋波問題呢？ 目前，治療三波紋的有效方法有兩種：
圖3 3倍紋波解決方案
1.有源混頻器（LBAPF）
當(dāng)對電流失真率要求較高時，可以使用有源混頻器。 需要注意的是，主動混合器僅對其安裝位置的上游有影響，對下游沒有影響。 因此，要注意安裝位置。 不能安裝在變壓器上端，這樣只能增加變壓器本體溫度，對降低中性線溫度沒有作用。
2. 三級紋波中性混頻器
如果對電流畸變率沒有嚴(yán)格要求，而只是為了消除三次紋波電壓的各種不利影響，那么使用中性紋波電壓阻斷器是最經(jīng)濟有效的方式。 只需在變壓器的次級側(cè)安裝一個即可保護整個系統(tǒng)免受三次紋波電壓的影響。 并且其作用只是消除了第三次紋波電壓的影響，對于改善整個系統(tǒng)的電能質(zhì)量作用不大。
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