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摘要：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。
关键词：建筑；电气设计；谐波治理；应用
一、谐波问题的来源与危害建筑电气的表现
1.1谐波来源
电力系统运行过程中，周期性的电量超出电流中基波频率的整数倍，而脱离正弦波的状况被称为谐波问题，正弦波是指正常的供电环境下，电流与电压理论上应当具有的健康状态。谐波问题一旦出现，势必会对电力系统造成程度不同的危害，恶劣的谐波甚至于会直接破坏电力系统以及各项用电设备，使系统陷入到崩溃状态，因此，建筑电气的设计人员必须要以谐波的来源为切入点，采取有效措施对其进行治理，以使其得到有效抑制。
而就谐波的具体成因来讲，它的来源主要有两个，即：①公用的电网系统本身便带有一定含量的谐波，而且，其电网中的配变电变压器也会作为谐波源，产生谐波并将其通过公用电网侧传输给其他的配电系统；②电力系统中应用的计算机系统、电子荧光整流器、可控开关电源等设备，会在系统运行的过程中，产生诸多非线性的负荷，使得系统中的电流与电压出现畸变问题，进而成为谐波的源头，不断地制造谐波。
1.2谐波危害
公用电网中谐波的出现，会使发电以及输电系统工作效率大幅度降低，影响用电设备的正常使用，使设备出现噪音、振动等问题，并诱发串联与并联的谐振，影响电力系统周围的通信系统，使通信质量严重降低。而且，谐波电流大量集中地穿越中线，还会使电路或者变压器的温度瞬间提升，为火灾的发生埋下隐患，谐波问题显然具有极大的危害。本文下面就以建筑电气为例，具体地分析一下该问题危害电气的具体表现：
（1）当前时期，建筑的电气设计逐步趋于智能化，建筑中的线缆密集、设备繁多，而且，微电子装备极其复杂，缺乏对于外部不良影响的有效抵制，高次的谐波一旦出现，就会使系统设备数据码出现错误、丢失、污染等问题，进而影响到建筑中的通信质量，甚至于会使通信系统在低压信号应用不断增加的状况下，造成整个电力网络的瘫痪。而且，高次谐波的出现，会诱发电机扭矩的脉动问题，进而使其轴承与联轴器部位出现磨损及裂纹，造成电动机设备应用寿命的缩短，破坏建筑电气设备的稳定性。
（2）电压谐波的出现，会使电容器出现额外的功率耗损，造成电容器绝缘介质的过早老化，而大量的谐波电流的出现，则会使电容器与系统中其他元件出现并联或串联的谐振反应，使电容器的运行陷入超载状态。这样一来，与电容器相连接的所有配电回路中的线路、设备，均会在超压、闪变以及负荷过度等问题的影响下出现局部或大范围的损坏。配电回路中出现过多的谐波电流，还会使系统中断路器的电弧出现重燃现象，从而造成跳闸错误或根本不跳的问题，进而降低断路器的分断能力，使电力系统陷入危险状态。
（3）建筑中电气谐波问题出现，还会使系统在负载变动或短路的状况下，呈现出短时间的电压变化，进而造成灯光的频繁闪动，既能够破坏灯具设备的正常寿命，也会造成人体的不适感。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而且，中性线上一旦叠加过多的高次谐波，其电流就会随意地在金属结构物上面流动，使线路周围的磁场失控，进而造成计算机的频幕闪烁，损坏计算机内部设备。
二、谐波治理措施在建筑电气设计中的应用
2.1采用无源滤波器。
采用无源滤波器是传统的抑制谐波的方法。无源滤波器包括一组以串联方式连接的电抗器与电容器。此电路的阻抗在某一频率下，被设计成比电网中的其他电路低的多。这种装置的缺点是容易过载，在过载时会被烧损。另外，可能造成功率因数过补偿，同时无源滤波器不能受控。因此，随着时间的改变以及配件老化或电网负载的变动，会改变谐波振频率，使滤波效果下降。更重要的是，无源滤波器只可以过滤一种谐波成分。如果过滤不同的频率，则要分别采用不同的滤波器，如有的滤波器只能滤除三次谐波。
2.2采用有源滤波器。
并联型有源滤波器实质上是一个受控的、快速反应的谐波电流源，与非线性负荷并联，自动检测非线性负荷产生的谐波电流。DSP产生的控制信号控制IGBT高速开关器件，经过输出电抗器，输出与负荷产生的谐波电流大小相等、相位相反的谐波电流，起到补偿谐波的作用，其结果是系统只向负荷提供基波电流。在设计有源滤波器治理位置时，需要根据剧场配电系统和负荷情况的不同，设计不同的安装位置。有源滤波器的安装与谐波源越近，滤波效果越好，这是减小谐波电流和谐波电压畸变的最好办法。但在一些非线性负荷分布负载的场合，可以采取变压器总补偿或二级配电补偿的方案，而且不同方案可以配合使用。由于有源电力滤波器安装位置灵活，可以完全实现根据设计需要达到最完美的谐波治理效果。
2.3采用混合型滤波器。
可将有源电力滤波器与无源电力滤波器混合使用。其中，无源滤波器由3、5、7、9次单调谐滤波器支路及高通滤波器支路组成。有源滤波器由8个IGBT、直流电容及滤波电感构成。直流电容可为有源滤波器提供一个稳定的直流电压；滤波电感可减小有源滤波器产生的高频开关频率谐波。有源滤波器和无源滤波器串联后并人电网。由于有源滤波器不是直接对谐波电流进行消除，它所产生的补偿电压中只含有谐波电压，故其功率容量很小，具有良好的经济性，从而可降低系统成本。
2.4采用谐波保护器。
采用磁性方法治理谐波比有源滤波器成本更低。谐波保护器从任何一种谐波对电路系统带来危害的本质上着手解决问题，即采用磁场吸收谐波能量的方法，具有很高的可靠性与使用寿命。此类产品如谐波保护器（HPD），采用了超微晶合金材料与创新科技的特别电路，能吸收各种频率各种能量的谐波干扰，将谐波消除在发生源，自动消除对用电设备产生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等干扰。HPD并联在电路中使用，本身并不耗电。
三、结语
总之，在现代建筑的电气设计中，加强对谐波问题的重视，有针对性地采取治理措施，具有一定重要意义。应正视产生谐波的危害，了解谐波来源，采取有效的防范对策，争取将谐波降到最低，减少不必要的危害与损失。
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论文作者:李大文
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第13期
论文发表时间:2019/12/5
标签：谐波论文; 滤波器论文; 无源论文; 电流论文; 系统论文; 会使论文; 设备论文; 《建筑细部》2019年第13期论文;