摘要：信息化技术的推广与实践，为智能建筑的建设提供了基础，而智能建筑的后续服务，需要借助各种电器设备来完成，这些电器设备需要在可靠的电气设计的基础上稳定运行，避免电压不稳和供电不持续的问题。但是电气设计易受到谐波干扰，对电能质量造成干扰，影响智能建筑的服务能力，亟需改善。
关键词：智能建筑；电气设计；谐波；治理
1 智能建筑电气设计中的谐波分析
1.1 谐波的产生
谐波是电力系统的运行过程中，电流频率为电流基波频率的整数倍情况的统称。从广义角度入手，可以将谐波理解为交流电网中频率单一且与其他工频存在明显差异的。谐波对智能建筑的影响较为明显，干扰电能稳定，制约系统可靠性，甚至造成设备损毁。谐波主要来源于：（1）公共电力系统本身存在谐波，包含配电变压器产生的谐波，且这些谐波会通过输电线路，传递到智能建筑中，进而干扰智能建筑的供配电系统；（2）智能建筑内部的相关电气设备所产生的波动负荷，如整流器、电源开关和计算机等，这些设备在实际的运用中，如果出现电流异常波动，均能造成谐波的产生。
1.2 谐波的危害
（1）干扰电气设备精度及效率。谐波对电气设备的影响明显，造成电气设备的功能障碍。例如：受到谐波的影响，电能表的计量会出现失误，进而导致实际电量和电能表的示数存在差异。而高次谐波则可对设备稳定性与可靠性造成干扰，诱发设备发热甚至损坏。（2）干扰设备正常运作。智能建筑中通信线路关系智能建筑的通信质量，而谐波的存在，则会对通信线路造成干扰，导致噪声的产生，进而导致通话质量受到干扰。另外，在医疗建筑电气设备方面，谐波会导致显示电器中显像管不停的闪烁，电器发出噪音、影响医疗电气设备使用功能，甚至可能使医疗设备产生误动、误报、拒动、数据错误等多方面现象的困扰。（3）增加设备损耗。谐波可对设备造成损耗加重的情况，可造成电器设备的发热老化，缩减绝缘介质的使用寿命，并导致电容器损坏或爆炸等，还能造成电能浪费、电器设备损坏等情况，危害较大。（4）降低遮断能力。受谐波干扰，断路器的遮断能力降低，还可造成断路器触头寿命降低，威胁断路器整体性能，甚至造成隐患发生。
2关于谐波在智能建筑中的特性分析
2.1 对称性在智能建筑的谐波中存在
①谐波在智能建筑中具有奇对称性，即余弦项不存在于展开是傅里叶级数的情况下，-F（T）=F（-T）。②偶对称性存在于智能建筑的谐波中，即傅里叶级数被展开时不存在正弦项的情况，F（T）=F（-T）。③半波对称的特性当谐波处于智能建筑的情况下被具有，即直流分量不存在，并且抵消了偶次谐波。
2.2 独立性存在于智能建筑的谐波中
独立性的响应当谐波的不同类型在平衡电力系统中的线性网络里，单个谐波之间相加的总和即相当于总的响应，因此，可以独立的进行各次谐波的分析和治理。
2.3 相序性出现在智能建筑的谐波特性中
当属于正序的谐波时，规律应当是基波过了是四次，四次过了是七次，再以此类推；当谐波处于负序时，顺序应当是二次过了是五次，五次过了是八次等以此类推，其中零序包含了所有三的倍数。另外，如果谐波出现在系统中，那么这个系统是否是平衡的，都会存在负序和零序的电流。
3智能建筑电气设计中谐波的治理
3.1工程概况
为详细研究具体智能建筑的电气设计中谐波治理方法，本文以某医院工程智能设计为例，分析具体的电气设计。该工程主要由门诊、医技、住院楼及后勤楼组成。共占地面积17152m2，总建筑面积为128929.51m2。为保障智能建筑的整体功能，具体的电气设计中，择取一级负荷设计，运用TN-S系统，双回路供电，10kV电源2个，1备1用，两路电源均能负载100%的负荷，且变压器负荷率平时保持在70%左右。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具体智能化设计包括照明系统、动力系统、楼宇自动控制系、LED显示屏及排队叫号系统、智能医疗等内容。借助电气设计，满足智能建筑的服务功能，提高建筑内部医疗的使用质量。为实现对谐波的处置与控制，本工程在具体的电气设计中，考虑谐波问题，并采取适宜的治理措施。
3.2 电线电缆、变压器和配电设备优选
（1）对于比较集中的大功率谐波干扰源设备的配电线路，例如检验科、放射科、手术部、弱电机房等存在大量大功率谐波干扰源，针对这情况，可以选用加大截面的方法减少谐波带来的影响。为了防止产生干扰，配电线路、信号线路可以选择屏蔽效果比较强的金属导管、金属线槽对系统配电线路进行保护，降低谐波的不良影响。（2）配电设备优选。在具体的配电设备选择中，对于接触器和热继电器的选择，需要遵循降容使用原则。而电子型的配电断路器，同样选择降容使用的类型，可达到智能建筑配电设备优选的目的。本工程在配电回路中谐波较为严重的区域，采用放大一级配电设备。（3）变压器优选。对于变压器的优选，需要对变压器的容量和型号进行控制，本工程在具体的选择中，择取具有Dynll连接组别，其可实现对零序谐波进行一直。当变压器容量确定后，分析谐波畸变，并选择70%~80%的变压器负荷率。
3.3 谐波治理滤波器的选择
医疗建筑电气系统设计过程中，选用的电气设备比较复杂，产生的谐波也相对比较复杂，而且各类电气设备使用时间不确定，电网阻抗时刻变化，在多变的条件下，无源滤波器可能会发生并联谐振、串联谐振，造成元件过载、设备损坏等多方面的严重后果。因此，无源滤波器不适合用在医疗建筑电气系统设计中。而有源滤波器可以即时检测、分析电气系统电流中的谐波分量并自动补偿，不受谐波波次的制约，并且可以避免谐振带来的危害，降低谐波对智能建筑的干扰和影响。两者相比较，有源滤波器的使用性能更加突出，适应性更为广泛，更适合应用在医疗建筑电气系统中。
3.4有源滤波器的应用分析
在电气系统设计过程中，有效减少谐波的产生，谐波治理方案需要针对不同的应用场合而制订，有源滤波器的具体应用方案为：（1）集中治理：一般适用在单台设备谐波含量小、布局比较分散、数量较大、整体谐波电流大的场合中，比如医疗建筑中的一般病房、一般诊室等区域。（2）局部治理：适用于谐波相对集中于某些馈出回路，或者局部对电能质量要求较高的场合中，可防止谐波对局部电力系统的干扰影响，比如医疗建筑内手术室、ICU等科室存放着大批精密仪器和使用 UPS 的区域等。（3）就地治理：适用于谐波源比较明确而且单台设备谐波量较大的场合中，可防止谐波电流影响医疗建筑内MＲI、CT等检查场所区域内的设备。有源滤波器在实际的应用中，需要针对不同的应用场合采用不同的治理措施，系统设计过程中应根据不同的补偿电流计算结果，选用适当的容量，合理的设计，达到有效的谐波抑制治理效果，保证供电系统安全运行。
3.5 滤波方案确定
为实现智能建筑电气设计中谐波的治理，需选择有效的滤波方案，进而达到滤波的目的。滤波方案的确定，需要结合变压器额定容量Sn＜2000kVA和有源滤波器选型展开分析。（1）对于变压器额定容量Sn＜2000kVA的情况下，需要根据Gn的情况进行判断，从而确定具体的滤波方案，实现对谐波的处置。如果0.5Sn＞Gn＞0.25Sn，则选择增加10%的电容器的额定电压+谐波的抑制电流，从而实现对谐波的抑制作用，降低谐波对智能建筑的干扰。而如果Gn＞0.5Sn时，则给予有源电力滤波器的方案，实现对智能建筑电气设计中谐波的滤波。（2）有源电力滤波器优选。在确认选择有源电力滤波器方案后，需要对具体滤波器进行选择。选择时，如果存在大量计算机、空调等电气设备，则选择三相四线制的有源电力滤波器，保障设备的安全，从而实现对谐波的过滤。如果根据过滤谐波的频率不同，则需要选择不同型号的滤波器，保障滤波效果。此外，滤波器的设计过程中，需要尽可能地靠近谐波产生源，达到提升过滤质量的目的，降低谐波干扰。
结束语
在分析智能建筑的相序性、对称性和独立性的基础上，进行了治理智能建筑中电气谐波的措施分析，滤波的方案需要合理的选择，电线电缆、变压器、配电设备等的选择要合理，便于保证设备受到谐波的影响大。
参考文献：
[1] 刘尧.智能建筑电气设计中谐波治理措施的研究 [J].中国中元国际工程有限公司，2014，12：276.
[2] 许威.智能建筑电气设计中谐波治理措施研究 [J].民营科技，2012，12：239.
论文作者:王妍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/25
标签：谐波论文; 智能建筑论文; 滤波器论文; 干扰论文; 设备论文; 电气设计论文; 变压器论文; 《基层建设》2019年第5期论文;