直接回答

电缆发热由电流总有效值（含全部谐波分量）决定，不是基波有效值。基波不超≠不发热。

整流、变频、LED 密集的回路，谐波电流在导体上产生集肤效应和邻近效应附加损耗，中性线还会叠加三次谐波。判断电缆温升必须看总有效值与 THDi。

一、基波不超为什么还热

假设回路基波电流 80A（电缆额定 100A，看起来余量 20%）。 但叠加 3 次谐波 30A、5 次谐波 15A。

总有效值 = √(80²+30²+15²) ≈ 87A，已经接近满负荷。再加上高频集肤效应让导体有效截面积变小，实际发热比 87A 工频还严重。

二、集肤效应

高频电流集中在导体表面流动，相当于导体中心"没用"了。频率越高，有效截面越小，电阻越大，发热越多。

50Hz 集肤效应不明显；但 300Hz（6 次）以上就开始显著。

三、中性线三次谐波

三相平衡时，中性线理论上没有电流。但 3 次谐波在三相上同相位，在中性线叠加——中性线电流可能超过相电流。

所以变频密集的楼宇，中性线比相线还热。

四、怎么判断

ESE 电能质量监测器直接给出：

  • 电流总有效值 Irms；
  • THDi（电流总畸变率）；
  • 各次谐波分量。

当 THDi >15% 时，电缆选型要降容。

五、常见错误

  • 只看基波电流表：基波 80A 觉得没事，实际总有效值 95A；
  • 中性线不测温：三次谐波让 N 线最热；
  • 电缆选型不考虑谐波降容：变频器回路电缆截面要放大 1.5 倍。

六、集肤效应到底是什么

读者可能问：集肤效应听起来很抽象，能不能说人话？

简单说：高频电流不喜欢走导线中心，喜欢走表面。

为什么？因为高频电流自己产生磁场，磁场在导线中心产生涡流——涡流把电流"挤"到表面。

结果：导线中心没有电流，只有表面有电流——相当于导线变细了。

频率越高，"挤"得越厉害——有效截面越小。

举例：

  • 50Hz（工频）：集肤效应很弱，整个截面都有用；
  • 300Hz（6 次谐波）：集肤效应明显——有效截面只有 70%；
  • 1500Hz（30 次谐波）：集肤效应很强——有效截面只有 30%。

导线变细了——电阻变大——发热增加。

这就是为什么谐波多的回路，电缆发热比基波算出来的严重。

七、三次谐波为什么在中性线叠加

读者可能问：三相平衡时中性线没电流，为什么三次谐波就有？

因为三次谐波在三相上是"同相位"的。

基波（50Hz）：三相相差 120°——A 相正半周时，B 相负半周——中性线电流互相抵消。

三次谐波（150Hz）：三相相位相同——A 相正半周时，B 相也是正半周——中性线电流叠加。

结果：中性线电流 = 三相三次谐波电流之和。

举例：

  • 相线三次谐波电流 20A；
  • 中性线三次谐波电流 = 20A × 3 = 60A。

中性线 60A——比相线还热！

这就是为什么 LED 照明、变频器密集的楼宇，中性线经常过热——三次谐波叠加。

八、电缆谐波降容系数怎么查

读者可能问：谐波多的回路，电缆要放大多少？

按 GB/T 14549《公用电网谐波》：

THDi降容系数
<10%1.0（不用放大）
10-20%0.9（放大 1.1 倍）
20-40%0.8（放大 1.25 倍）
>40%0.7（放大 1.4 倍）

举例：

  • 变频器回路 THDi = 30%；
  • 降容系数 0.8；
  • 原来选 50mm² 电缆，现在要选 50/0.8 = 63mm²。

这就是为什么变频器回路电缆要放大——不是粗了浪费，是谐波降容。

九、LED 照明为什么要特别注意

读者可能问：LED 不是节能吗？为什么还会产生谐波？

因为 LED 电源是开关电源——开关电源是整流桥+电容——整流桥产生谐波电流。

一个 LED 灯（10W）谐波不大，但一栋楼 1000 个 LED 灯——总谐波电流就很大了。

现代写字楼 LED 照明密集——中性线三次谐波经常超过相线。

这就是为什么新楼比老楼更容易出现中性线过热——老楼是白炽灯（纯电阻，没谐波），新楼是 LED（开关电源，有谐波）。

十、变频器回路为什么要放大电缆

变频器回路为什么要特别放大电缆？

因为变频器是整流+逆变——整流桥产生大量谐波电流。

变频器输出到电机的电缆：

  • 基波 50Hz；
  • 还有 PWM 载波（几 kHz）；
  • 集肤效应非常明显。

所以变频器到电机的电缆：

  • 截面要放大 1.5 倍；
  • 要用屏蔽电缆（减少辐射干扰）；
  • 长度尽量短（减少分布电容）。

这些都是谐波环境下电缆选型的特殊要求。

十一、怎么发现电缆谐波过热

怎么知道你的电缆是不是谐波过热？

三个信号：

  1. 电缆温度异常高：电流不超，但电缆温度 60℃——可能是谐波；
  2. 中性线比相线热：三次谐波叠加；
  3. THDi > 15%：电能质量监测器显示。

ESE 电能质量监测器直接测 THDi——超过 15% 就该考虑电缆降容了。

不要等电缆烧了才发现——那时候已经晚了。

十二、一个真实的教训

某新写字楼，LED 照明全楼覆盖。运行一年后，中性线频繁过热跳闸。

拆开检查：相线电流 60A（电缆 100A，看起来没事），但中性线电流 80A——三次谐波叠加。

原来设计按基波选电缆——相线 100A 够了，中性线也 100A。但三次谐波让中性线跑到 80A——接近满负荷。

教训：LED 密集的楼，中性线要放大截面——不能按"三相平衡中性线没电流"的老经验。

正确做法：LED 回路中性线截面放大到相线的 1.5-2 倍。

适用范围与限制

本文适用于谐波环境下电缆温升判断。ESE/FSE 为微物联对应产品示例，具体参数以产品手册为准。