姚石
（天津辰耀化学工程设计服务有限公司 天津市 300400）
摘要：近几十年以来,随着各种电力电子装置的迅速发展,谐波在民用建筑电气系统中的危害也日益加剧,由谐波引起的各种通讯故障也为居民带来了诸多不便。如何来抑制谐波对电气系统的影响,已经引起了人们的高度重视。在民用建筑电气系统设计中消除谐波也成为了技术人员刻不容缓的责任。
关键词：民用建筑；电气系统；谐波；危害；抑制
近年来，随着电器自动化进程的不断发展，计算机、荧光灯、不间断电源以及变频空调等非线性设备走进各办公楼宇及千家万户，产生了大量的谐波。形式多样的非线性负载产生的谐波电流如果不加抑制直接注入系统，会电网波形畸变，一方面导致变压器发热，增加电网网损，造成火灾隐患，影响电网安全运行；另一方面，污染周围的电气环境，干扰其他的敏感设备正常运行。所以，治理民用建筑电气谐波问题十分重要。
一、谐波的定义产生分类以及应用
(1)谐波是指周期函数及周期性的波形中的常数，从其本质上来讲，谐波是电流中交流电所含有的频率是基波的整数倍的电量。在我们的日常生活中交流电为一般频率，因此在广义的谐波概论中分有:分级谐波，间谐波和次谐波等多种分类方法。造成谐波的主要非线性负载有开关电源，整流器，变频器等。
(2)谐波的产生:在一般的供电系统中，电流和电力系统相应产生的额定电压值就会因为电磁共振而有非正弦波的产生。所以当我们把该种波形进行简易的分解出现的一种波就是谐波，因此在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，其所承受的电流可能会有不稳定的非正弦电流出现，由此而形成的非正弦电流就是谐波。因为在电力系统中出现的频率不同，我们也可以把谐波分为奇次谐波，偶次谐波和分量谐波。
(3)在平衡的三相电力系统中，直流与工频之间的间谐波是由非正弦性电流叠加在主电流上的，所以谐波通过谐震在民用建筑管理方面也有诸多运用。我国也在谐波领域有极好的检测和管理。例如电能质量测量仪。该设备可以有效的利用谐波来监测电力系统是否已经平衡。可以测量三相电压、三相电流的谐波和序分量。该产品可以广泛的应用于变电场、风电场以及民用建筑的电力系统的维护中。
二、谐波给民用建筑的电力系统带来的影响和危害
(1)谐波容易降低电力系统容量，如变压器、断路器、电缆等。当在电力系统中系统的容量降低，会引起阻抗的变化，从而导致电流系统的不稳定和电压的不稳定，长此以往容易加速设备老化，缩短设备使用寿命和家庭电路电器的电能耗损，使电能被浪费，加重了居民的电费开销。在理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。然而谐波电压和谐波电流的出现对公用电网是一种污染。也对周边的电磁讯号造成了干扰。如当我们接听电话，看电视都会因为谐波的影响而造成通讯不良等情况。
(2)谐波在电力系统中的出现对电力造成了浪费，更重要的是使供电的可靠性降低。如果谐波不加治理，那么它是不会自然消除的，而且也会干扰整个电力系统的平衡，使大量游集在电网中的谐波电压电流增加损耗，从而使得电力设备过热，电网的电阻增大，严重时会使整个电力系统瘫痪，导致大面积停电。如果电网中的谐波源太过密集，则可能会出现电磁共振现象，可致使家用变压器和电器产生负载。这些电气设备长期处于谐波引起的电磁共振中，容易发生串联和并联谐振条件，危及整个电力系统的运行。
(3)谐波容易引发电力系统的不平衡运行。当输电电网与通讯线路相临近时，由于两者间的电磁感应。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆使谐波分量产生异讯号的声波干扰，破坏信号的正常传输，严重情况下会使电讯号中断。谐波对电容器的影响也是造成电力系统不平衡的因素。当电容器与谐波发生共振时，会引起电流谐波的超标。谐波使工频正弦发生畸变，产生锯齿状类顶波，长时间的局部放电，容易加速介质的老化导致电容器的损坏。其次对电力变压器的影响，当谐波产生时，会干扰到变压器变压器的参数使电力系统不够稳定。
(4)谐波对于避雷设备也会有较大的影响。如避雷针、以及避雷网等避雷设施在与有谐波的干扰时会使其在高负荷的情况下运作，致使相关避雷设施由于放电时间过长或者过热而损坏。
三、如何抑制谐波在民用建筑电力体系中的危害
(1)为解决电子设备装置和其他谐波的污染问题通常会从两方面着手：一是装配谐波补偿装置，使谐波频率发生平衡，从而致使整个电力系统平衡，这是一种比较经济的治理措施;二是对电力电子装置进行改进，从其波源的产生来抑制谐波的产生，以消除波源为目标，从源头上把谐波的产生扼杀在摇篮中，这就要在设备的本身上下功夫，才能用最直接最有效的方法来处理谐波的污染，采取切实可行的治理措施。
(2)现如今谐波滤除装置已经逐渐的应用于民用建筑的电力系统中，它通过分析、检测可以把每一组谐波产生的频率在不干扰电力平衡的情况下给稳定的过滤出来，然后在多组滤波器的过滤下使谐波频率不再为非正弦。但是多组滤波器常常会带来电力体系的控制电路过度复杂，增加配电难度，成本增高，并且由于谐波所产生的频率过于密集，因而想要将谐波全部滤除在电力系统中，是滤波器的一个难题。所以我们会增加无源滤波器的阻抗，通常会使谐波源产生更大的谐波电流，由此会带来滤波器装置自生带来的谐波干扰。我们常常会把并联滤波器安装前后的谐波情况做过对比，会发现，即使我们在电力系统中安装滤波器使谐波频率和电流频率完全稳定，但是滤波器本身在控制电路和主电路中所造成的电流负荷增大，从侧面增加了谐波的产生。所以在工业和民用建筑中我们常常会将无源滤波器进行适当的串联或者并联使用。从而达到机械平衡，电力平衡以及谐波频率平衡。
(3)无源串联滤波器也是一种常见的消除谐波的有效方法，当滤波器在无源串联的作用下，电力体系中的电流会处处相等，使滤波器的频率时时保持在一个稳定的情况下，如此就能保证谐波可以在不额外产生的情况下被滤除的条件。当谐波由内网设备产生而影响系统时，接入无源串联滤波器，电网设备的阻抗会增大，从而减小电流不平衡运行的因素。值得注意的是，串联滤波器使电网体系的电流减小，电阻增大。可以有效而稳定的节约电力，经济而效益的解决了谐波的隐患。而并联滤波器并不能减小谐波源产生的谐波，相反的是它扩大了谐波的范围将谐波的密集度给大幅度的扩散化，避免谐波电流污染系统，是一种以大化小的治标手段。
(4)有源滤波装置也是抑制谐波的重要装置。有源滤波装置主要是由电力电子元件组成电路，在电力系统中产生一个频率磁场域，同幅度、反方向的来对谐波进行抵消，以达到中和的效果，避免谐波发散。它能促进和引导谐波的稳定。所以在民用建筑中是抑制谐波的重要装置。
(5)无源滤波器主要是由电感器与电容器构成。无源滤波器装配简单，且不会为电力系统带来负荷。为民用建筑带来了经济、效益、安全的美誉。所以抑制谐波使用无源滤波器已经成了民用建筑的一种共识。
结语
随着电子电力技术的发展，谐波的危害已经日益严重。谐波的危害也日益显露出来。尤其是在民用建筑的电力系统中影响颇多。所以我们要从全方位的做好抑制谐波的处理方法。用最经济，最效益的设备来消除谐波给我们日常生活所带来的负面影响。同时也希望把谐波用在更多的科技领域来促进民用建筑电力系统的进步和发展。
参考文献
[1]王雪丹.矿井提升机用串联谐振有源电力滤波器PWM控制策略研究［J］.煤炭学报,2010．
[2]王庆林,等．转子变频应用中存在的问题与防治[J].煤矿机电，2010
[3]吴奕奇.智能建筑的主要特征与电气系统的设计[J].江西建材. 2012(05)
作者简介：
姚石（1988.2-），男，天津人，哈尔滨理工大学 学士，单位：天津辰耀化学工程设计服务有限公司 研究方向：电气工程供配电设计
论文作者:姚石
论文发表刊物:《电力设备》2015年7期供稿
论文发表时间:2016/2/2
标签：谐波论文; 滤波器论文; 电力系统论文; 电流论文; 无源论文; 民用建筑论文; 电网论文; 《电力设备》2015年7期供稿论文;