（天津市建筑设计院，天津300074）
摘要：现代建筑内的弱电系统日益增多，宽带网络的普及使其家庭内电子元件设备不断增加、高层建筑内变频节能供水、变频节能空调的应用、建筑照明智能控制系统、家用电器等都存在大量的非线性用电设备谐波源，随着电子化进程其电力系统中谐波成份也在不断增加，电网有被污染的危害性，因此，谐波治理措施的应用也随之突出。在这一前提下，对于建筑电气设计中谐波治理的措施进行研究和分析就具有极为重要的工程意义和现实意义。
关键词：建筑电气设计；谐波；治理措施
前言
随着时代不断发展，我国建筑用户存在对于电力应用需求不断增加的状况。为满足我国建筑用户的需求，建筑电气设计不断创新发展，部分人员将逆变设备应用到电力生产中从而引发了谐波问题，从而引发了电力生产效率下降，电网安全遭到严重威胁。因此，该问题引起了重视，要想保证电网安全，必须率先解决谐波问题，采取有效措施，为用电提供有效保障。
1谐波问题的来源
谐波问题的出现主要来源于两方面：一方面是电脑的系统、电视机、开关电源等导致配电系统电流电压发生畸变，产生大量非线性负荷形成的谐波源；另一方面是电网本身具有一定的谐波含量，配电变压器也产生谐波，配电系统从公用系统接受电力，从而接收到带有谐波的电力。
2建筑电气中谐波问题危害
谐波问题的危害体现在许多方面，当电网被污染的情况下，整个电网中的电气设备均会受到影响，电网中的谐波含量小于国家标准的规定时，一般不会对系统造成大的影响，但随着谐波含量的增加，谐波的影响就逐渐显现出来，在谐波严重超标的情况下，如果不进行谐波治理，往往会造成很严重的危害。主要包括：影响电气设备精度及效率、干扰设备运行、增加设备损耗、降低开断能力、使继电保护装置误动、拒动等。以下从几个方面出发，对建筑电气配电系统中谐波问题危害进行分析。
2.1影响电气设备的精度及效率
谐波的存在影响到建筑内电子元件的正常运行。如电能表会将谐波能量当作用电来进行计量，从而导致电能表与实际用电存在一定误差；高次谐波使智能化设备受到干扰，易造成错误指令和动作；旋转电机由于谐波作用产生附加转矩而导致输出扭矩下降，且使局部发热增加。
2.2干扰设备运行
谐波使通信线路产生噪声，通话质量下降；电力系统继电保护机构可能会由于谐波而产生误动或拒动故障；对居民电器设备的影响还表现为，谐波使得电视画面闪烁、使冰箱颤声震动等。
2.3增加设备损耗
高频率的谐波使导线的趋肤效应加重，因此铜损增加，特别是三次及其倍数的谐波在变压器绕组中形成环流造成电能耗浪费，同时加速了电力设备的发热老化，使得绝缘介质的寿命缩短，配电系统线路绝缘发热老化很大程度上增加了其发生火灾的危险性；谐波的存在使电容器吸收谐波电流而引起过载发热，甚至导致损坏以及电容器爆炸等事故发生，在这一过程中，如果其容性阻抗与系统中电网感性阻抗相匹配时，容易产生谐波谐振，则会导致谐波电流放大作用，出现配电系统过电压现象，损坏建筑内配电系统中的电器设备。
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2.4降低遮断能力
由于谐波畸形使得断路器的磁吸线圈不能正常工作，使热元件产生额外温升，断路器遮断能力下降，因为波形畸变的电流与工频正弦波形的电流相比，在电流过零时的di/dt可能较大，也使断路器触头寿命缩短。
3谐波治理的主要措施
3.1采用无源滤波器对谐波问题进行治理
无源滤波器是采用串联方式以此互相连接的电容器。该方法是一种传统的方法从而对谐波进行遏制。无源滤波器电路比其他电网中的电低许多。但该方法存在也弊端，易造成过载，从而引发自燃与火灾，并且，此时无源滤波器此时也不起作用，配件不断进一步老化，会使无源滤波器的效率有所下降，达不到原来该有的效果。最值得注意的是，无源滤波器仅能对一种滤波成分进行修改。对不同的频率，需要用到不同的滤波器。且无源滤波器进行滤波只能进行三次。
3.2采用有源滤波器对谐波问题进行治理
有源滤波器是一个并联装置并且反应迅速的谐波电流源。对于非负荷的谐波电源进行自行检查。控制指令从DSP中产生，IGBT受DSP控制，其中IGBT为高速开关器件。输出电抗器使得输出的谐波电流平稳、缓和，电流与输出的谐波大小相等。使得基波电流向负荷提供，从而达到对谐波进补偿的作用。
根据配电系统各有差异，并且对于电力的符合的能力参差不齐，需具体问题具体分析，在不同地区设计不同所需的方案要求。为使其达到最好效果，应将有源滤波器安装在距离谐波源距离近的地方，效果的好坏随着距离谐波源的远近来决定，越近则效果越好。通过此种办法最有利于减小电流畸形和谐波电压产生畸形的现象。非线性符合的负载场合时，应对二级配电进行补偿，并且应对不同情况应有不同解决方案。有源滤波器的位置较为灵活，可根据需求进行调整，从而达到最好效果，实现最高效率。
3.3采用混合型滤波器对谐波问题进行治理
混合型滤波器可以使之前介绍的有源滤波器和无缘滤波器混合进行使用，从而达到最高效率。单调谐滤波器的3、5、7、9次的单数次数与高通滤波器的支路相结合组成无源滤波器。直流电容和滤波电感构成有源滤波器。直流电容提供稳定的直流电压，供有源滤波器使用。滤波器会从中对于开关频率进行调整。有源无源进行串联。有源滤波器使用不能直接直接使谐波电流消失，并且只能产生的谐波电压，补偿电压中只能产生这一种。从而致使功率的容量减小。功率容量小提升了其良好的经济实用性，从而增强了其效率，并降低了系统的成本。
3.4采用谐波保护器对谐波问题进行治理
治理谐波问题的成本最低是采用此行方法进行治理。谐波保护器从谐波对电路的各种危害着手进行解决。该措施的本质是磁场可对此波能量进行吸收从而增强其使用寿命，加强效率，降低成本。谐波保护器可吸收部分情况所带来的干扰，其利用了超微晶合金材料，在发生源处将问题进行解决，减小干扰、噪音和部分损耗。谐波保护器是一种采用创新科技的特别电路，使用中需在电路中并联，其本身并不消耗任何电量。通过谐波保护器的使用，有效解决了使用过程中成本的降低的问题。
3.5加装静止无功补偿装置（SVG）
该装置采用晶闸管控制电抗器＋滤波装置方式或者晶闸管投切电容器。具有平滑调节无功补偿容量、响应速度快，并能综合治理谐波的功能，SVG的模块化、多电平变换器设计适用于直接的、无变压器的电网连接，通过电压控制，减少损耗和谐波干扰，可对大多数配电网络进行优化，凭借着其优越的性能特点，在电力系统中的应用将越来越广泛。
3.6改善供电环境
选择适宜的供电电压等级并尽可能保持三相电流平衡，可以有效地减小谐波对电网的影响。由系统容量大的变电站供电或高一级电压的电网供电，承受谐波成份比例能力将会增大。对谐波源负荷由专用的线路供电，可减少谐波对其它负荷的影响，也有助于集中进行谐波治理。
4结语
总而言之，随着我国国民经济整体水平的持续进步和建筑电气设计发展速度的持续加快，绿色建筑电气设计中谐波治理的措施得到了越来越多的重视。因此电气设计人员应当对于谐波引起的危害有着清晰的了解，从而能够在此基础上通过治理措施的有效应用来提高供电质量，满足人们对科技时代生活的要求。
参考文献：
[1]陈燕文．民用建筑电气系统设计中谐波的危害和治理措施[J]．建筑工程技术与设计，2014（12）
[2]马洪珍．浅谈谐波治理措施在建筑电气设计中的应用[J]．黑龙江科技信息，2011（33）
[3]赵康．谐波治理措施在建筑电气设计中的应用探究[J]．黑龙江科技信息，2012（31）
论文作者:张蒙
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月下
论文发表时间:2016/9/19
标签：谐波论文; 滤波器论文; 无源论文; 电网论文; 电流论文; 系统论文; 建筑论文; 《建筑建材装饰》2015年12月下论文;