以计算机为代表的办公自动化设备是一类最普遍的谐波源负载。计算机不仅成为每个办公室工作人员的必需装备,而且已经成为重要的家庭娱乐设备。实际上,计算机、电视机、节能灯这三种电气负荷是建筑物内的主要谐波源。图1是常见信息设备的电流波形。
信息设备工作时产生的谐波电流以三次谐波电流为主。三次谐波电流最大危害是在零线上是算术叠加的,使零线电流过大,导致零线过热,酿成火灾隐患。图2是零线过热的情况。
图2 开关柜中零线电流过大导致过热的情况
三相电的每相电压相差120,如果负载是电阻性的负载,电流也相差120。这时,如果每相的电流幅度相同,按照矢量叠加的原理计算零线上的电流,可知结果为0,如图3(a)所示。
但是,信息设备产生3次谐波电流,当基波电流相差120时,3相线上的3次谐波电流相差360(3x120=360)。360就意味着同相位,它们在零线上算术相加,如图3(b)所示。
每相的信息设备的电流在零线上叠加的结果从图4也可以看出。由于信息设备的输入电流是脉冲状的,因此他们在零线上叠加的结果是算术叠加,导致零线电流过大,最大可以达到相线电流的1.7倍。
图4 电脑负载导致零线电流过大
由于一般配电系统中,零线的截面积并不比相线大,因此,当相线的电流达到额定负荷时,零线上的电流必然会过流。由于零线上通常没有保险装置,不能象相线那样在过流的清况下自动断开。因此,零线上发生过流必然会导致零线过热,这就构成了巨大的火灾隐患。
解决信息设备导致零线过热的问题的方法是用单相谐波滤波器为信息设备供电。用单相谐波滤波器为电脑等信息设备供电,就能够减小3次谐波电流,于是就消除了零线电流过大的隐患,如图3所示。使用时,一台滤波器可以为一组设备供电,只要总电流不要超过滤波器的额定电流值即可。