今天见有人问到谐波和零序之间的关系,包括3次谐波是否属于零序,那么我就来分别从定义和之间的关系来说下个人的理解:
一、零序和谐波的定义:
1.零序定义:
在三相交流系统中,零序是指三相电量(电流、电压等)大小相等、相位相同的分量。零序分量通常在三相系统出现不对称故障或不平衡运行状况时产生,一般和正序、负序做对比理解,如下图:
产生零序的原因简单说就是三相不平衡且有其他通路了,当然引起三相不平衡的原因就多种多样了,在此不展开叙述。
2. 谐波定义:
按照国标《GB/T 24337 电能质量 公用电网间谐波》中定义如下:
也就是说谐波是指电流、电压等电量中所含有的频率为基波频率整数倍的分量。其中基波频率是指电力系统中正常运行时的基本频率,在我国是 50Hz,那么频率为 100Hz、150Hz、200Hz 等就分别被称为 2 次谐波、3 次谐波、4 次谐波等。
谐波根据相序旋转作用可分为正序谐波、负序谐波、零序谐波;根据与工频基波频率的倍数关系可分为奇次谐波、偶次谐波等,其中奇次谐波是指额定频率为基波频率奇数倍的谐波,如 3、5、7 次谐波,偶次谐波是指额定频率为基波频率偶数倍的谐波,如 2、4、6、8 次谐波。
产生谐波的原因主要是由于正弦电压加压于非线性负载,导致基波电流发生畸变从而产生谐波,常见的非线性负载有 UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
二、谐波与零序电流之间的关系:
1.相序特性关系:
当系统中存在谐波时,不同次数的谐波会表现出不同的相序特性,其中零序谐波在三相系统中其三相分量大小相等、相位相同,与零序电流的相量特征相似。
2.产生原因关系:
部分导致谐波产生的因素也可能间接引发零序电流。例如,电力系统中的非线性负载是谐波的主要来源之一,像整流器、变频器等设备会使电流波形发生畸变从而产生谐波。当这些非线性负载在三相系统中接入方式不对称或运行工况不平衡时,除了产生谐波外,还可能导致三相电流不平衡,进而产生零序电流。
3.谐波的影响:
谐波的存在会对零序电流的测量和保护产生干扰。在实际的电力系统中,零序电流保护是一种重要的保护方式,用于检测接地故障等异常情况。然而,谐波电流叠加在基波电流上,会使测量到的电流波形发生畸变,导致零序电流的测量值出现误差,影响零序电流保护的准确性和可靠性,可能造成保护误动或拒动。
4.3次谐波与零序关系:
在三相平衡系统中,三次谐波属于零序谐波,原因如上面照片分析,其三相的三次谐波电流大小相等、相位相同,在以基波频率为基准的相序分析中,三次谐波电流的相序表现为零序特性,与零序电流的相序特征相符。从对称分量法的角度来看,三次谐波电流在正序、负序和零序分量的分解中,只会出现在零序分量中,不会对正序和负序分量产生影响。
所以说,在三相四线制的星形接法系统中,三次谐波电流由于其零序特性,无法在三相线之间形成环流,而是会在中性线中叠加,使中性线电流增大。如果中性线的阻抗较大,就会导致中性线电压降增加,从而引起中性点位移,影响系统的正常运行。而在三角形接法的系统中,三次谐波电流可以在三角形绕组内部形成环流,不会流到外部电路中,因此不会对外部的线路和设备产生零序电流的影响。
个人理解,就说这么多,不到位的地方,也请留言指正!