黑龙江省建筑标准设计研究院有限公司
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重要的意义。
关键词：建筑；谐波影响；电气设计
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。
一、建筑电气设计中的谐波来源
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。正常情况下，电流与电压成一定比例在无干扰的状态下呈现正弦波。由于建筑中存在大量的非线性负载，例如大功率整流器、变频器、照明设备等，这些设备的电流与电压不成比例，因此会干扰正常的电流与电压的输出，从而产生谐波。在电气设计中的一些装置均能产生谐波，这些谐波是电力系统中的一种能量污染，导致电力设备故障、电子信号不稳定、通讯设备受干扰等一系列问题。因此，在建筑电气设计中，对谐波问题的处理具有重大意义。
二、谐波对建筑电气设计造成的影响
随着智能化生活方式的普及，也增加了电子元件的使用量。家用电器的方便智能虽然改善了人们的生活，但随之产生的谐波也给人们的日常生活造成了不容忽视的影响。目前，谐波的分析与治理成为当今社会的一大热门难题，随着谐波治理问题关注度的提高，对于谐波的治理也取得了很大进步。谐波对于建筑电气系统中的运行设备来说，其谐波电流产生的强磁场会严重的干扰到一些电气设备的正常运行，比如说对建筑系统内的通讯设备来讲，谐波会干扰通讯信号的正常传输，给人们的正常生活带来很大的困扰。
（一）增加设备的谐波损耗。谐波干扰会对设备造成极大损耗。电流流过电路，周围会产生磁场，当电流流经电压器线圈时，线圈中的电流分布不均，会产生集肤效应。电路中的电流发生改变，会增大导体的阻抗，对设备造成损耗。电路设备容易出现过热问题，这也增加了设备的热损耗。另外，随着供电技术的进步，供电网络也在不断进行技术更新，网络中的一些元件设备的增加也会增加谐波的产生，这些谐波会对电力系统造成影响，造成一定程度的电力消耗。如果不能有效减少这些谐波的产生，也容易导致电力系统故障甚至瘫痪。
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（二）影响电气设备的正常运行。谐波的存在也会影响到建筑内电子元件的正常运行。一方面，谐波电流会产生一定强度的磁场，对于一些小而精密的仪器，对外界的干扰比较较敏感，这样的磁场很容易使精密元件很容易受到干扰，导致设备失灵；另一方面，产生的一些高次谐波会对变压器等大型设备造成干扰，容易导致变压器外壳、外层硅钢片、内部零件等发热，如果散热效果不好就会对变压器的正常运作造成影响，从而影响设备的精确度，使得建筑内的电力转变质量降低。
（三）干扰通讯系统的正常使用。随着现代技术的发展，通讯技术也越来越发达，但是谐波对通讯系统的干扰，也引起了人们的极大关注。研究表明，谐波会对邻近通信线路产生谐波电压的静电干扰和谐波电流的电磁干扰，导致信号无法及时传达。在日常生活中，常常会出现通话过程中杂音比较重，电视画面不清晰、电灯忽明忽暗等问题，这也是谐波造成的影响。在一些通讯单位，如果收到比较严重的干扰，会导致文件资料丢失，造成工作之间无法正常衔接。
三、建筑电气设计中谐波的解决措施
（一）增加滤波保护。信号可以看做是无数个正弦波叠加而成，滤波就是将特定波段的频率滤除，是抑制干扰的一种重要措施。对于谐波的治理也要根据实际情况采取不同的滤波方式，以便能够达到更好的滤波效果。现代滤波器通常采用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，根据信号的频率不同分为高通滤波器和低通滤波器，根据实际需求设定滤波的频段。
另外，有源滤波也是一种有效的滤波方式。这种滤波器是采取相反相位抵消的方式来消除谐波，也是比较常用的一种方法。它是利用谐波采样装置收集需要消除的谐波频率，采集相应的电流与电压值，制造出电压值与电流值一样，相位相反的的波频，两者就可以相互抵消进而消除谐波影响。
（二）减少谐波源。对于谐波的治理从源头抑制谐波的产生是一个很有效的方法。电压或者电流的不稳定性很容易造成谐波，在一些电气开关的应用上，諧波现象很明显。瞬间的电压变化就会产生一定的谐波，在电路中加入镇流器，保持电压与电流的稳定性，能够很好的抑制谐波源；另外，在电路的设计过程中加入LC滤波电路，利用电感与电容的电流特性达到滤波效果，从而减少谐波的产生。
（三）改善供电方式。一方面，保持稳定的电压供电，保持三相电流的平衡，减小电流电压的不稳定变化导致谐波的产生；另一方面，可以加大变压器线圈的横截面积，减少集肤效应的出现，从而进一步抑制谐波的产生；第三方面，提升发电机、电容器的容量，增加电荷储备量的同时加大供电量，从而减少谐波的产生。但是这种方式也会增加电力的投资成本，可以与非线性负载相结合，从而合理的为供电系统设计提供增容裕度。
四、结语
建筑工程不断发展的同时也会伴随问题的出现，在电气设计中，产生的谐波问题属于一种能量污染物，它无形却真实影响着我们的现实生活。对于建筑的电气设计，要做到健康安全，不仅要注意现实环境的安全，更要采取合理的解决措施排除谐波问题的干扰。在建筑电气设计向前发展的同时注意协调对周围环境的影响，保障电气设备的稳定运行，减少谐波对建筑以及人们生活的影响，统筹兼顾，营造一个绿色、健康的和谐环境，为建筑电气设计提供良好的发展环境。
参考文献
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[3]李炜.谐波对建筑电气设计的影响及对策研究[J].建材与装饰，2016，21：128-129.
论文作者:金锋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/7
标签：谐波论文; 电流论文; 建筑论文; 干扰论文; 电压论文; 电气设计论文; 设备论文; 《防护工程》2017年第19期论文;