浅析谐波治理措施在建筑电气设计中的应用

娄玉冰　孙元娜　丁荣刚（机械工业第六设计研究院有限公司，河南　　郑州　　450000）

浅析谐波治理措施在建筑电气设计中的应用

娄玉冰孙元娜丁荣刚
（机械工业第六设计研究院有限公司，河南郑州450000）

摘要：在社会日益进步与科技告诉发展的背景下，人们同样也对生活呈现出愈来愈高的水平，建筑电气的市场也展开了更加激烈的竞争，更多的企业单位投入了更多的关注到建筑电气上面。但是谐波在智能建筑中会产生一定程度的危害，本文围绕着谐波在智能建筑方面的危害进行一定的论述，并结合谐波治理措施在建筑电气设计中的相关使用方面给出了详细的论述。

关键词：建筑；电气设计；谐波治理；应用

社会的发展以及科技的进步的条件都要求我国应该在建筑电气方面投入更加充足的关注以及措施。一个企业中能否设计出一个合乎质量要求的电气设计，从很大程度上对建筑物的安全性以及节能性起到了关键的作用。结合各方面因素，谐波在电气设计的达标审核中起了举足轻重的作用，评价电气设计是否合格时一定要以谐波的情况作为主要参考因素。本文首先展开了对于治理谐波意义分析，接着从不同方面分析了谐波的相关概念以及谐波带来的危害，最后结合各种背景的基础上，提出了一些能够对治理谐波起到一定作用的措施，从而为不断完善以及提高建筑电气的设计质量以及相关的节能方案给出重要的参考。

一、谐波带给建筑的危害

存在于智能建筑中的谐波主要来源于2方面：一种是源于不同种类的非线性负荷，像计算机系统、开关电源等造成配电系统的电压以及电流出现畸变的相关问题，从而为产生谐波提供了基础；另一种是源于自身拥有一定的谐波含量的公用电网以及以谐波源为角色存在的配电变压器，通过公用电网侧传输到达相应的配电系统之中去。至于谐波将会带给智能建筑的各个方面危害，通过相关部门的检测调查，再在调查的基础上结合有关的数据产生相关分析得到，一个较差的谐波环境将会从下面这些方面危害到存在于智能建筑中的用电设备以及相关系统：①结合到设备自身会出现一定的接地电流，从而会造成存在于设备与地面之间的一个电压降的产生，所以会经常导致电脑死机；高次谐波通过一定的叠加作用，再结合中性线电流能够随意地流动在建筑物金属结构之上，综合2者的共同作用，最终会造成不受控制的磁场的出现，也就是通常所说的计算机屏幕频闪；与此同时，开关、短路与负载的变化的原因，将会使电压出现短时间内的上下跳动，最终将造成灯光出现频闪的现象，而频率过高的频闪又会在一定程度上给人们带来视觉上的不舒服。情况更为严重的谐波畸变会造成在一个正弦周波内的额外过零点的出现，从而使测试设备不能够发挥出相应的检测功能，阻碍了程序控制装置的同步性，最终使控制设备出现瘫痪现象。②存在于智能建筑中的线缆通常具有多且繁杂的特点，而且系统设备过于繁琐，微电子装备虽然复杂，但是防护能力却表现较差，从而通过高次谐波的作用，智能化系统设备将会出现不同程度的影响，如错码、误码以及误动作等现象的产生，从而污染了信号系统并相应地产生噪声，甚至完全干扰了人们之间通过电话进行的通话正常进行。在低电压信号在IT设备中愈来愈受到青睐并得以被使用，随之而来的便是出现愈来愈高的比特错误率，严重者设置造成了全部网络的瘫痪情况。③在谐波电压作用下，电容器会出现额外的功率损耗，加快绝缘介质的老化现象。更为严重的是，大量谐波电流很可能使电容器和系统其他元件之间的并联谐振或串联谐振，使电容器出现超载而损坏；使与电容器连接的配电回路中所有线路以及设备因电压的闪变、超压、过负荷而遭到损坏。④存在于配电回路中的高谐波电流含量会一定程度的降低断路器的遮断功能，造成上述现象出现的原因主要是畸变电流过零点时，电弧电流在一定阶段内的变化幅度要明显大于工频正弦电流的相关变化程度，电弧电压出现了很高频率的回复功能，造成了电弧出现很容易重燃的现象，从而导致了误跳闸以及不跳闸现象的出现。余下的电流的数值有可能使剩余电流保护装置产生一定作用。结合相关的实验得出，在空气电磁断路器的分段能力范围中，一旦有大于50%波形畸变率的电流出现，那么空气电磁断路器就不能发挥出其遮断作用，甚至进一步造成断路器的破坏。⑤电压谐波会在很大程度上使感应电动机出现更大程度的损耗，由于高次谐波的原因，会使联轴器与轴承处出现一定程度的裂纹以及磨损；而且因为有着一定速率的电机，因此存在于谐波内的能量就会变成多余的热量迸发出来，从而使设备更快地出现老化情况。⑥站在电缆和配电渠道角度考虑，更高的谐波电流频率会导致肌肤效应出现，就是出现较大值的电阻以及更大程度的线损，从而增加了很多的热量，使绝缘出现更快的老化，接地短路问题会经常发生，给人们带来了不可估计的安全隐患。

二、主要应用的谐波处理措施

①选择无源滤波器。无源滤波器往往为能够有效抑制谐波的常规渠道，存在无源滤波器之中的电抗器和电容器是通过串联的方式连接在一起的，在一定的频率环境中，这个串联电路的阻抗设计的往往都明显低于其余电路的阻抗。但是也有它自身的不足之处，就是经常出现过载的现象，并由于过载而被烧毁。与此同时，还经常出现功率因数过补偿的情况，不能有效的控制好无源滤波器。总之，由于日积月累的作用以及配件出现各种老化现象，会造成谐波振频率出现一定程度的变动，从而削弱了滤波的精度。②选择有源滤波器。有源滤波器通过并联的方式结合在一起就相当于受到限制以及能够做出敏捷反应的谐波电流源，通过并联到非线性负荷之上，就能够自动地对产生于非线性负荷的谐波电流实现测试。DSP所发射出来的内容将会很好控制住IGBT开关，并且经输出电抗器的渠道传输出谐波电流，这种谐波电流大小与负荷产生的相同但却有着与之相反的相位，主要功能就是为谐波进行补偿，造成了系统只单一给予基波电流到负荷上面。而在选择有源滤波器的相关位置时，必须以存在于剧场的配电体系以及不同的负荷因素为根据进行抉择。为了更好地削弱甚至避免谐波电流和谐波电压畸变的现象，应该把有源滤波器安装在离谐波源更近的地方，因为这样能够得到更好的滤波效果。有源电力滤波器可以进行比较灵活的安装，所以可以综合各方面因素最终选择在一个很理想的位置进行安装。③选择混合型滤波器。有时候会使无源电力滤波器以及有源电力滤波器通过有机方式结合起来用，能够达到更理想的效果，其中3、5、7、9次单调谐滤波器支路等支路共同组成了无源滤波器，而有源滤波器的组成方面，主要为4对IGBT以及电容等。直流电容的主要功能是给予有源滤波器一可靠的直流电压氛围，滤波电感能够很大程度地削弱出现在有源滤波器的高频谐波。有源滤波器以及无源滤波器大都选择串联的方式结合，因为只是间接地起到消除谐波电流的作用，有着较小的功率损耗，在经济上面很节省，从而给我们提供了较低的成本。④选择谐波保护器。利用磁性的渠道来对谐波治理与结合有源滤波器比较起来，有着更低的成本。谐波保护

器主要运用了磁场吸收谐波能量的手段，在可靠性以及寿命方面都具有很大优势。如谐波保护器的相关产品，主要结合了以超微晶合金物质以及创新科技作为基础而合成的特殊电路，能够对不同种类的谐波干扰进行充分地吸收，从根源上解决掉谐波的相关问题，从而消除了产生于用电设备的干扰，达到更好的效果。HPD主要通过并联的方式使用在电路之中，节省了大量的电量。

结语

日常生活以及社会交往中，由于谐波拥有着自身多发性以及随机性等的具体特征，干扰到了存在于智能建筑中的不同电气设备，如下降的性能以及工作的不正常问题。故出于保护的目的，相关部门应该投入更大的关注以及力度使设备的寿命以及功能得到相应保障。综合上述各种因素，笔者认为采用混合滤波器是能够有效控制并解决谐波带来各种危害的最好办法。

参考文献

[1]黄瑞昌.浅析谐波治理措施在建筑电气设计中的应用[J].价值工程，2010，29（09）：99-99.

中图分类号：TN713

文献标识码：A