带中性线低压供电系统的三次谐波及滤波

带中性线低压供电系统的三次谐波及滤波1.背景现代低压供电系统中都会存在着三次谐波，它们是由于非线性负载导致的电流畸变所引起。三次谐波会对电力设备的性能产生负面影响，如引起电动机转矩波动、降低变压器的功率因数等。为了解决这一问题，需要进行三次谐波滤波处理。对于带中性线的低压供电系统而言，三次谐波的滤波需要考虑到中性线电流的问题，因此需要特别注意。2.中性线电流的问题在带中性线的低压供电系统中，由于谐波电流是对称的，所以即使是三次谐波电流也会通过中性线流回源端。这会产生一些问题，如增加变压器的负载电流、增加传输线路的电流损耗等。因此，在设计三次谐波滤波时需要特别注意中性线电流的问题。3.三次谐波滤波器的设计为了解决中性线电流的问题，需要设计带中性线的三次谐波滤波器。这种滤波器需要对中性线电流进行反向补偿，以避免中性线电流回流至源端。一种常见的滤波器结构是L-C-L结构，其原理如下：-第一个L是串联感性元件，用于限制谐波电流的流入；-C是并联电容元件，用于形成谐振回路，将滤波器所需要的透过电容分配；-第二个L是串联感性元件，用于消除谐波电流的反向分量。4.具体实现具体的实现方法因不同的情况而异，下面以三相四线系统为例，介绍滤波器的实现方法：4.1单电容式三次谐波滤波器在单电容式三次谐波滤波器中，每相均串联有电感和电容，如下图示：+---L---+---C---+

|||

+V/-O-++--oVout

|\\|/|

+------L-------+其中，L和C分别是滤波器的电感和电容，V/-表示输入电压，O为输出端，Vout为输出电压。由于谐波电流不包含直流分量，所以对于滤波器来说，其输入阻抗非常大，可以近似为开路状态。因此，我们可以将谐波电流用等效电路表示：+V/-ITHICHIT

||||

-|-|||

R1||||

-|-+--+/\\/\\

||L1||C|L2|C|

R2|/\\O-+----+---+---+---+----oVout

-|-|||||

|R3R4R5R6R7

GNDGNDGNDGNDGNDGND其中，ITH、ICH和IT分别为滤波器输入端的总电流、中性线电流和三相谐波电流；R1到R7为滤波器中各个元件的电阻值，L1和L2为电感元件，C为电容元件。从上图中可以看到，ITH和ICH在路径上相互对消，只有IT需要被滤波。为了滤波掉IT，可以根据其频率确定合适的电感和电容值，以滤除谐波成分。4.2双电容式三次谐波滤波器双电容式三次谐波滤波器中，每相不但串联有电感和电容，而且并联有一个电容，如下图示：+-----+-----C1-+

|||

+V/---L1-\\+--oVout

|{}/|

-|-//O-+--L2-+

|\\/

+------+其中，L1和L2分别为滤波器的电感元件，C1和C2分别为并联和串联的电容元件，{}表示并联电容和串联电感之间有相互连接。双电容式三次谐波滤波器的设计原理与单电容式三次谐波滤波器类似，其效果也是可以得到保证的。5.总结带中性线低压供电系统中的三次谐波滤波需要考虑中性线电流的问题，需要设