图4为某办公楼配电系统的谐波测试结果,图4(a)为电源进线中三相相线的电流频谱,图4(b)为A相电压和中性线电流波形。可以看出,该办公系统的主要谐波分量为3次谐波,而且零序性质的3次谐波电流在中性线中叠加,使中性线电流与相线电流大小相当。

　　3 办公用电子设备的谐波源特性

　　实测结果表明,办公用电子设备是典型的谐波源负载。尽管单台设备的容量小,谐波电流不大,但对于设备群体而言,谐波电流及其危害不容忽视,必要时需装设谐波滤波器。按安装结构来划分,滤波器有并联型和串联型;按滤波原理来划分,则有无源型和有源型。如何选择和配置滤波器,与谐波发生设备的谐波源特性密切相关。

　　按照谐波源负载产生的谐波电流的大小与电源阻抗的关系,通常将谐波源负载分为电压型谐波源和电流型谐波源。如果某谐波源负载的谐波电流大小与电源内阻抗无关,则称该谐波源为电流型谐波源;如果某谐波源负载的谐波电流大小与电源内阻抗密切相关,则称其为电压型谐波源。电流型谐波源宜采用并联型滤波器,而电压型谐波源宜采用串联型滤波器。

　　从办公用电子设备的整流电源电路结构和工作原理来看,显然,办公用电子设备应属于电压型谐波源负载。但是,实验结果表明,办公电子设备不能等效为一个理想的谐波电压源,而应该等效为一个带有串联谐波阻抗(Zh)的谐波电压源(Uh),如图5所示。其中,Ls为电网的等值电感。

　　为了验证台式计算机的谐波电压源类型,通过实验测定了系统等值阻抗变化对计算机电流的影响。在供电电源与计算机电源接口之间串入可变电阻器,测量不同串接电阻情况下计算机电源入口处电压电流波形和3次谐波数值,分别如图6和表3所示。实测供电电源的内阻抗为2.0Ω,即电源等值电感Ls=6.4mH,外部串联电阻分别取值0Ω/6Ω/12Ω。

　　图6表明,电源阻抗对台式计算机的电流畸变有明显影响,但并不是成正比变化。由表3数值可知,尽管电网等值阻抗成倍增大,而3次谐波电流只是小幅度下降。这种测试结果说明,台式计算机等效的3次谐波电压源必然存在一个较大的串联谐波内阻抗,该阻抗包括配电线路阻抗、EMI滤波器阻抗、整流器件通态阻抗、直流限流电阻或电感的阻抗、直流滤波电容的等效串联电阻ESR等。

　　正是由于办公用电子设备等效的谐波电压源带有一定的串联内阻抗,在配电母线上也可以采用并联型滤波器来滤除,只是滤波效果要比电流源型谐波源差。

　　4 结束语

　　随着计算机的普及应用和产业结构的调整,办公用电子设备成为建筑低压配电系统的主要谐波源。办公用电子设备产生的谐波主要为频率较低的奇次谐波,尤以3次谐波为主。3次谐波电流属于零序分量,是低压配电系统中性线电流的主要成分,也是导致中性线过电流的主要因素。办公用电子设备属于电压型谐波源,针对配电系统中所有单相办公用电子设备在三相所产生的三次谐波电流汇集到中性线中,这类设备的低压配电系统滤波装置要适应这一特性。（游米儿）