摘要：电源谐波是影响电能质量的重要因素，它严重污染了电力系统，降低了电力电子设备的性能。本文对电源谐波的来源和危害进行了分析和探讨，且提出了抑制建筑电气设计中电源谐波的主要措施，谨供同行参考。
关键词：电源谐波；电力系统；电能污染；谐波抑制
近年来，我国的智能建筑发展可谓是方兴未艾，各种功能的电气设备在建筑工程中的应用日益广泛，极大的改善人们的工作与生活环境质量，但是谐波污染问题也愈加严重，逐渐受到各界的广泛关注。谐波是随着各种电子产品的应用而不断产生的，并且呈现上涨趋势。因此，在现阶段做好谐波的治理工作是保证电气设备安全运行重要课题。
1建筑电气谐波产生原因
就目前，我们常见的谐波产生原因分析，其主要的原因有以下方面。
1.1电源不稳定产生的谐波
在智能建筑工程中，由于各种电气设备用电量和电压要求的不同，这就造成了电源电流供给中出现了高低变化的现象，无法保证电流的稳定性，从而造成了电源线路中多少存在着一些谐波，给整个建筑结构带来了一定的影响
1.2电气系统中产生的谐波
在智能建筑结构中，由于建筑本身存在着线缆、线路多，设备使用量大，环境复杂的影响，使得这一电力系统中本身存在着一定的谐波。这种谐波的存在一方面是由于电气设备运行中本身存在着一定的谐波问题，另外是由于变压器输电的时候就存在着一定的谐波现象。
2 谐波对建筑电气设备的危害
2.1在电气设备的运行中，谐波的存在对于整个设备的整体性、功能发挥和使用寿命有着极大的影响。谐波的出现会造成电能的生产、传输以及利用率急剧降低，其中更是有可能给整个电气设备造成威胁，这些故障的危害主要表现在电气设备在使用的过程中极容易产生大量的热能，造成电气设备使用出现振动和噪音现象；给电气设备中各线路绝缘层造成影响，促使绝缘层老化现象严重；严重影响了电气使用寿命和耐久性；造成电气设备发生运行故障和烧毁情况。
2.2谐波的存在会导致电力系统的局部地区出现并联谐振以及串联谐振的现象，这种现象的产生必然导致谐波含量过大，给电气设备、电容、变电器、整流器等设备带来影响，甚至是造成这些设备的烧毁；同时谐波的产生给继电保护器中的自动装置操作造成一定的影响，造成自动操作乱动、电能计量混乱等问题的出现。
2.3在智能建筑当中，由于建筑物本身存在着线路分布密集、电气设备使用多、设备精确度高、通信系统完善等影响，使得谐波的存在更为严重。在这种情况下，谐波的产生必然导致整个建筑结构中智能系统出现误动、拒动现象，导致了信号出现污染、产生设备噪音，甚至连最起码的通信连接质量够得到预计的保证。
2.4对电力系统中主要电气元件的危害。谐波对变压器的影响主要是对它的铜元件与铁元件的耗损，由于谐波的存在会引起较大的噪音，从而对变电场所附近的环境造成污染，对工作人员也会产生不利影响。谐波在电力电容器元件中会引起端电压值的上升，造成发热量的增加，损耗增多且更容易老化影响其正常使用寿命。
3建筑电气设计谐波治理的主要措施
3.1运用LC组成无源调谐滤波器
传统的抑制电源谐波的方法主要是运用LC构成的无源调谐滤波器，这种滤波器的主要由以下几个组成部分：一是滤波电容器，二是电抗器，三是电阻器。其工作原理是利用电容和电阻在出现电源谐波谐波时，发生谐振，从而为谐波提供一条入地的低电阻通路，引导谐波进入大地而脱离电路。这种滤波器结构较为简单，对技术要求低，并且资金投入少，是传统抑制电源谐波的主要方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而，这种滤波器也存在很多不足之处，如滤波器极容易受到电网阻抗和运行状态的影响，并且容易与电力系统发生并联谐振，从而使电源谐波被再一次放大。并且这种滤波器只能处理固定频率的电源谐波，当电路的容量增大而阻抗较小时，对滤波器的性能要求极高，另外，当基波频率本身就存在波动时，滤波器能够发挥的作用非常有限。
3.2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，实现补偿谐波的目的，其结果是系统只向负荷提供基波电流。在确定有源滤波器位置时，需要根据现场配电系统和负荷情况的实际情况来确定。有源滤波器越接近谐波源滤波效果越好，这是降低谐波电流和谐波电压畸变的最有效的办法。针对一些非线性负荷分布负载的场合，可以使用变压器总补偿或二级配电补偿的方法，而且各种方案可以配合使用。
3.3采用高功率因数变流器
整流装置是电力系统的主要谐波源。对整流装置改进，使其尽量不产生谐波，并且电流电压同相位，称高功率因数整流器或高功率因数变流器。
（1）采用整流电路的多重化。采用整流电路的多重化来减少谐波是一种传统方法。将几个桥式整流电路以串联方式多重联结可以减少输入电流谐波，用该方法构成的整流器对抑制谐波比较有效，但对功率因数的提高不明显。
（2）采用PWM（脉宽调制Pulse Width Modularion）整流电路。PWM整流电路有电压型和电流型两种，其中电压型应用较多。通过对PWM 整流电路适当控制，可以使PWM整流电路输入电流几乎接近正弦波，且电流电压同相位，功率因数近似为1，称为高功率因数变流器。
（3）采用带斩波器的二极管整流电路。带电容滤波的二极管整流电路尽管结构简单、成本低，但工作时输入电流含有大量谐波，若在整流桥与滤波电容间加一级用于功率因数校正的功率转换电路（即有源功率因数校正电路），则可以便输入电流接近正弦波，且大大提高功率因数。
（4）矩阵式变频电路。该电路是一种用全控开关器件、采用斩波方式，不通过中间环节直接把一种频率的交流电变成另一种频率的交流电，进行交流变频的新颖变频电路。这种电路的优点是输入电流可控制为正弦波且和电压同相，功率因数为l，也可控制为需要的功率因数；其输出电压也为正弦波，输出频率不受电网频率的限制。缺点主要是电路复杂，每个电路至少要用18个全控型器件，每个器件还要并一个二极管。此外，其控制也很复杂。
3.5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。
4 结语
总之，在现代建筑电气设计中，由于谐波具有多发性、随机性和不可重复性，导致智能建筑中的各种电气设备性能下降、无法工作的现象时有发生，因此，为保证建筑中各种不同类型设备和计算机及精密电子装置正常、可靠、高效地运行，必须加大对谐波问题的研究力度，并且采取有效的措施，对此问题加以解决，以维护建筑用户的电力使用效益。
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[3]周彦，刘铁柱.小议配电网谐波的产生与危害治理[J].中小企业管理与科技，2010，（16）.
论文作者:朱昱彤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：谐波论文; 电路论文; 滤波器论文; 功率因数论文; 电流论文; 电气设备论文; 电源论文; 《基层建设》2018年第16期论文;