1.1.2 相移因素和THD的各自影响

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      如图1-10所示，发电厂产生的高压，经过电力传输变压器，最终供给终端用户使用，其电压范围一般为220～380V（中国地区）。

      注意这里，用电设备产生的谐波THD及相移因数cosφ会呈现在220～380V的电网中，但是谐波却不能够通过电力隔离传输变压器，返回到发电厂，而相移因数却可以。如果是从终端用户来看，二者对消费者都没有影响，即消费者感受不到一个设备的PF是高还是低的区别。

     所以这里的结论就很明显了：

1）PF低只会降低输电以及配送的效率。

2）而电流谐波由于不能通过变压器网络，故对发电系统没有影响。

       看起来所有的副作用只由相移因数cosφ产生，那么是不是电流畸变根本没有任何副作用？答案是，有副作用，但仅存在于建筑物安装配线过程中。

       如下是一简单影响分析。

       电流谐波因为不能通过380V～10kV的传输变压器，也对绝大多数家用的220～240V用电系统也不会产生影响，那么谐波的影响体现在380V系统中。

       图1-11 电流畸变对各个环节的影响

       在大型商业建筑中，很多采用的是三相四线供电系统，即低压配电系统中，这种三相四线制系统在工业供电、民用住宅以及城市供电等电力系统中普遍应用。图1-12为三相四线的供电电缆实物图。

        谐波THD会影响三相四线制中的中线，具体来说，如果用电设备产生大量谐波的话，只有奇数次谐波才有影响（如3次、5次、9次、15次等谐波）。

        而中线一般也作为保护性接地，即通常所说的PEN接地线，这在大型建筑物的三相380V供电系统中广泛存在。

        所以结果就是，谐波电流会流入到中线上，这样的后果就是导致中线上过热，最终可能导致火灾发生。而正常情况下，由于三相平衡，接地中线上是没有电流流动的。所以，读者看到这里，就知道为什么政府及标准对谐波有要求了。虽然由于奇数次3次谐波导致的类似PEN接地中线过热问题这种情况发生的概率极低。

       下图1-13从理论层面分析了三相四线制中谐波的影响。

       可以看到，不为零的中线电流会导致中线或地线过热。

       然而畸变的电流可以用不同次数的谐波电流来量化表征，即THD：

        这里in即为第n次谐波的幅值，由式（1-5），我们通过归一化计算（相对于基波的大小百分比），可以得到图1-14所示的直方图。

        仔细分析上图，可以得到一个比较有意思的结论，即各次谐波的存在是非常有规律的，总的来说，可以分成三组：

        1.奇数3次谐波，如3次、9次、15次等，如前所述，它们的向量叠加对380V建筑物供电系统有影响，但不能通过变压器折回到发电厂。但是也可以看到，从9次谐波后开始，各次谐波的绝对值非常小以至于影响微乎其微。

       2.奇数非三次谐波，如5次、7次、11次等，它们没有向量相叠加的情况，而且一般来说其绝对值也很小。

       3.偶数次谐波，从周期函数的傅里叶分解可以看到，它们是不存在的。 最后做一总结，如图1-15所示。