諧波治理方法在建筑電氣設計中的應用

1、    諧波治理方法在建筑電氣設計中的應用    徐俊強 羅燕清摘要：隨著時代的發(fā)展，科學技術的進步，我國在建筑電氣方面的投資變得更加注重。在建筑電氣設計中，電氣設計質量是否達標直接決定著建筑物的安全性和節(jié)能性。本文首先就治理諧波的重要意義進行初探，然后就諧波的定義及其造成的危害進行分析，最后提出了幾種諧波治理方法，旨在與同行交流，不斷提高建筑電氣設計質量，確保建筑物的高效節(jié)能。關鍵詞：諧波治理方法；建筑電氣設計；應用abstract：with the development of times and the progress of science an

2、d technology, our country in building electrical investment become more attention. in the construction of electrical design, electrical design standard quality directly decides whether the buildings feature the safety and energy conservation. this paper first governs harmonic significance of the res

3、earch, and then harmonics of the definition and the harm caused to carry on the analysis, finally puts forward several harmonic treatment methods to communicate with their colleagues, constantly improves the quality of the construction of electrical design, and makes sure the building and energy sav

4、ing.keywords: harmonic treatment methods; building electrical design; application：s611：a ：近些年來，很多建筑特別是智能建筑應用了大量的可控硅整流設備和換流逆變設備，造成大量諧波的產(chǎn)生，對建筑電氣系統(tǒng)的正常運行造成了很大的障礙。不但會降低電能質量，還會造成巨額的經(jīng)濟損失，甚至威脅整個電網(wǎng)運行的安全?；诖耍P者做出以下幾點探討。一、治理諧波的重要意義諧波現(xiàn)象早就存在，而對諧波治理的研究和工程實施主要集中在功率較大的工業(yè)設備，民用建筑低壓配電系統(tǒng)諧波治理的工作尚沒有引起足夠重視，缺少系統(tǒng)的諧波治理方法。隨著樓

5、宇自動化進程的不斷發(fā)展，形式多樣的非線性負載，如計算機、熒光燈、不間斷電源以及變頻空調等非線性設備在辦公樓宇等民用建筑中得到了廣泛應用，這些非線性設備產(chǎn)生了大量的諧波，正日益成為低壓配電系統(tǒng)主要的諧波源，非線性負載產(chǎn)生的諧波電流如果不加抑制直接注入系統(tǒng)，必然引起電網(wǎng)波形畸變，導致變壓器發(fā)熱，增加電網(wǎng)網(wǎng)損，造成電能浪費，給電網(wǎng)安全運行帶來影響。因此，就諧波治理方法在建筑電氣設計中的應用進行探討具有重要的意義。二、諧波的定義及其造成的危害（一）諧波的定義所謂諧波，就嚴格意義而言，它是指電流中所含頻率為基波整數(shù)倍的電量，通常是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解，其它大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量

6、。就廣義而言，因為交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，所以任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波。（二）諧波造成的危害1、造成電氣設備運轉不暢諧波的出現(xiàn)，不僅會造成電動機產(chǎn)生附加的損耗，還會造成機械振動和噪音，甚至引發(fā)火災，由此可見，諧波的出現(xiàn)會導致電氣設備運轉不暢。2、造成電氣設備使用效率下降各電氣設備在使用公用電網(wǎng)時，設備元件就會產(chǎn)生附加諧波，導致發(fā)電與輸電效率大大降低，進而影響電氣設備使用效率，若大量諧波集中穿過中線，就會造成電路過熱，容易引發(fā)火災。3、對附近通信系統(tǒng)造成的危害諧波的出現(xiàn)，輕則產(chǎn)生噪音、降低通訊質量，重則造成信號丟失，導致通信系統(tǒng)難以正常工作。（三）諧波對建筑電氣造成的危害

7、因電氣設備在接地時產(chǎn)生的電流在設備與大地之間形成電壓降，從而導致計算機死機；因中性線上高次諧波的疊加，所以中性線上的電流能在建筑物的金屬結構上隨意流動，形成難以控制的磁場，從而出現(xiàn)計算機屏幕頻閃的現(xiàn)象；因開關電氣設備、線路短路和負載變化而導致短時間內電壓的變化引起燈光頻閃，頻閃一旦過度就會給人體造成不適；諧波嚴重畸變就會導致一個正弦周波內產(chǎn)生附加過零點，從而影響設備的測試性能，對程序控制裝置的同步性產(chǎn)生干擾，造成控制裝置失靈。電容器在諧波電壓的作用下，極易產(chǎn)生附加的功率損耗，從而加快了絕緣介質的老化進程。尤其是諧波電流較大就會導致電容器與電氣系統(tǒng)其它元件的串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振，因而造成電容器因超

8、載而損壞。斷路器分斷能力的高低主要取決于配電回路中諧波電流含量的高低。主要是由于畸變電流在過零點時，電弧的電流會隨著時間變化而比工頻正弦的電流高，電弧電壓迅速恢復，導致電弧極易重燃，從而在該跳閘的時候不跳閘，而不該跳閘的時候卻跳閘，剩余電流極有可能達到剩余電流保護裝置動作的設定值。電動機在電壓諧波的作用下，容易產(chǎn)生額外的損耗。高次諧波則會導致扭矩動脈在軸承與聯(lián)軸器連接處產(chǎn)生裂紋和磨損。而電機速率固定，諧波中所存儲的能力就會以附加熱量的形式散發(fā)，加快了設備的老化進度。三、諧波治理方法在建筑電氣設計中的應用（一）在建筑電氣設計中治理諧波時lc濾波器的應用lc濾波器的應用，就是在建筑電氣設計中治理諧

9、波時采用較為傳統(tǒng)和普遍的諧波抑制方法。lc濾波器是集電感、電阻、電容的組合于一體的濾波器，通常以串聯(lián)的方式將電抗器和電容器相連，當這一電路的阻抗在某一頻率時，其阻抗的設計值比其它電力的阻抗要低很多，因而造成過載，導致電路被燒壞。此外，還會導致功率因數(shù)過補償，且lc濾波器不受控制，導致濾除效果降低。（二）在建筑電氣設計中治理諧波時有源電力濾波器的應用有源電力濾波器是一種并聯(lián)型的受控且反應迅速的諧波電流源，并與非線性電力負荷并聯(lián)，從而自動檢測出非線性電力負荷形成的諧波電流。它與lc濾波器相比，由于其能同時對多次和高次諧波進行濾除，且不會造成諧振，因而其諧波治理效果要好，但價格較高。因而在建筑電氣設

10、計過程中，有源電力濾波器的安裝，應結合配電系統(tǒng)的負荷情況，在不同的位置進行安裝，通常是與諧波源越靠近，則諧波濾出效果越好，真正實現(xiàn)物有所值。（三）在建筑電氣設計中治理諧波時混合型濾波器的應用混合型濾波器的應用，就是把lc濾波器與有源電力濾波器混合使用。lc濾波器是由諸如3、5、7、9等單次的單調諧濾波器和高通濾波器的支路構成，而有源電力濾波器是由八個igbt、濾波電感和直流電容組成。濾波電感能有效降低有源電力濾波器形成的高頻開關頻率諧波，直流電容為有源電力濾波器提供穩(wěn)定直流電壓。lc濾波器與有源電力濾波器串聯(lián)之后并入電網(wǎng)，而有源電力濾波器是間接的濾除諧波電流，所形成的補償電壓中只含諧波電壓，所

11、以功率容量不大，且經(jīng)濟價值良好，無形中降低了建筑電氣系統(tǒng)的造價。（四）在建筑電氣設計中治理諧波時諧波保護器的應用諧波保護器的應用，就是磁場性能進行諧波能力濾除的一種方法。諧波保護器能從根本上濾除對電路系統(tǒng)有害的諧波，比有源電力濾波器更具有經(jīng)濟性。由此可見，利用磁場濾除諧波能量，不僅提高了建筑電氣系統(tǒng)的可靠性，還延長了建筑電氣系統(tǒng)的使用壽命。比如hpd諧波保護器，采用了超微晶合金材料與創(chuàng)新科技的特別電路，能吸收各種頻率各種能量的諧波干擾，將諧波消除在發(fā)生源，自動消除對用電設備產(chǎn)生的隨機高次諧波和高頻噪聲、脈沖尖峰、電涌等干擾。且hpd并聯(lián)在電路中使用，本身并不耗電?？傊?，在建筑電氣設計中諧波治理方法的應用是一項較為系統(tǒng)、復雜的工作。為盡可能的降低諧波對我們造成的危害，應加大諧波治理方法的應用力度。只有這樣，才能有效降低建筑電氣設計和施工成本，有效提高電能質量，從而確保建筑電氣系統(tǒng)高效、安全的運行，最終提高建筑電氣設計質量。參考文獻：1鄭國興.諧波保護器及其在智能建筑中的