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電纜發熱由電流總有效值（含全部諧波分量）決定，不是基波有效值。基波不超≠不發熱。

整流、變頻、LED 密集的迴路，諧波電流在導體上產生集膚效應和鄰近效應附加損耗，中性線還會疊加三次諧波。判斷電纜溫升必須看總有效值與 THDi。

一、基波不超為什麼還熱

假設迴路基波電流 80A（電纜額定 100A，看起來餘量 20%）。 但疊加 3 次諧波 30A、5 次諧波 15A。

總有效值 = √(80²+30²+15²) ≈ 87A，已經接近滿負荷。再加上高頻集膚效應讓導體有效截面積變小，實際發熱比 87A 工頻還嚴重。

二、集膚效應

高頻電流集中在導體表面流動，相當於導體中心「沒用」了。頻率越高，有效截面越小，電阻越大，發熱越多。

50Hz 集膚效應不明顯；但 300Hz（6 次）以上就開始顯著。

三、中性線三次諧波

三相平衡時，中性線理論上沒有電流。但 3 次諧波在三相上同相位，在中性線疊加——中性線電流可能超過相電流。

所以變頻密集的樓宇，中性線比相線還熱。

四、怎麼判斷

ESE 電能品質監測器直接給出：

  • 電流總有效值 Irms；
  • THDi（電流總畸變率）；
  • 各次諧波分量。

當 THDi >15% 時，電纜選型要降容。

五、常見錯誤

  • 只看基波電流表：基波 80A 覺得沒事，實際總有效值 95A；
  • 中性線不測溫：三次諧波讓 N 線最熱；
  • 電纜選型不考慮諧波降容：變頻器迴路電纜截面要放大 1.5 倍。

六、集膚效應到底是什麼

讀者可能問：集膚效應聽起來很抽象，能不能說人話？

簡單說：高頻電流不喜歡走導線中心，喜歡走表面。

為什麼？因為高頻電流自己產生磁場，磁場在導線中心產生渦流——渦流把電流「擠」到表面。

結果：導線中心沒有電流，只有表面有電流——相當於導線變細了。

頻率越高，「擠」得越厲害——有效截面越小。

舉例：

  • 50Hz（工頻）：集膚效應很弱，整個截面都有用；
  • 300Hz（6 次諧波）：集膚效應明顯——有效截面只有 70%；
  • 1500Hz（30 次諧波）：集膚效應很強——有效截面只有 30%。

導線變細了——電阻變大——發熱增加。

這就是為什麼諧波多的迴路，電纜發熱比基波算出來的嚴重。

七、三次諧波為什麼在中性線疊加

讀者可能問：三相平衡時中性線沒電流，為什麼三次諧波就有？

因為三次諧波在三相上是「同相位」的。

基波（50Hz）：三相相差 120°——A 相正半週時，B 相負半週——中性線電流互相抵消。

三次諧波（150Hz）：三相相位相同——A 相正半週時，B 相也是正半週——中性線電流疊加。

結果：中性線電流 = 三相三次諧波電流之和。

舉例：

  • 相線三次諧波電流 20A；
  • 中性線三次諧波電流 = 20A × 3 = 60A。

中性線 60A——比相線還熱！

這就是為什麼 LED 照明、變頻器密集的樓宇，中性線經常過熱——三次諧波疊加。

八、電纜諧波降容係數怎麼查

讀者可能問：諧波多的迴路，電纜要放大多少？

按 GB/T 14549《公用電網諧波》：

THDi降容係數
<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）

舉例：

  • 變頻器迴路 THDi = 30%；
  • 降容係數 0.8；
  • 原來選 50mm² 電纜，現在要選 50/0.8 = 63mm²。

這就是為什麼變頻器迴路電纜要放大——不是粗了浪費，是諧波降容。

九、LED 照明為什麼要特別注意

讀者可能問：LED 不是節能嗎？為什麼還會產生諧波？

因為 LED 電源是開關電源——開關電源是整流橋+電容——整流橋產生諧波電流。

一個 LED 燈（10W）諧波不大，但一棟樓 1000 個 LED 燈——總諧波電流就很大了。

現代寫字樓 LED 照明密集——中性線三次諧波經常超過相線。

這就是為什麼新樓比老樓更容易出現中性線過熱——老樓是白熾燈（純電阻，沒諧波），新樓是 LED（開關電源，有諧波）。

十、變頻器迴路為什麼要放大電纜

變頻器迴路為什麼要特別放大電纜？

因為變頻器是整流+逆變——整流橋產生大量諧波電流。

變頻器輸出到馬達的電纜：

  • 基波 50Hz；
  • 還有 PWM 載波（幾 kHz）；
  • 集膚效應非常明顯。

所以變頻器到馬達的電纜：

  • 截面要放大 1.5 倍；
  • 要用屏蔽電纜（減少輻射干擾）；
  • 長度盡量短（減少分佈電容）。

這些都是諧波環境下電纜選型的特殊要求。

十一、怎麼發現電纜諧波過熱

怎麼知道你的電纜是不是諧波過熱？

三個信號：

  1. 電纜溫度異常高：電流不超，但電纜溫度 60℃——可能是諧波；
  2. 中性線比相線熱：三次諧波疊加；
  3. THDi > 15%：電能質量監測器顯示。

ESE 電能質量監測器直接測 THDi——超過 15% 就該考慮電纜降容了。

不要等電纜燒了才發現——那時候已經晚了。

十二、一個真實的教訓

某新寫字樓，LED 照明全樓覆蓋。運行一年後，中性線頻繁過熱跳閘。

拆開檢查：相線電流 60A（電纜 100A，看起來沒事），但中性線電流 80A——三次諧波疊加。

原來設計按基波選電纜——相線 100A 夠了，中性線也 100A。但三次諧波讓中性線跑到 80A——接近滿負荷。

教訓：LED 密集的樓，中性線要放大截面——不能按「三相平衡中性線沒電流」的老經驗。

正確做法：LED 迴路中性線截面放大到相線的 1.5-2 倍。

適用範圍與限制

本文適用於諧波環境下電纜溫升判斷。ESE/FSE 為微物聯對應產品示例，具體參數以產品手冊為準。