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摘要：人类科技在不断进步的前提下，带动着社会日益的进步和发展，在此背景之下，人们对建筑物的功能提出了更高要求，建筑市场的竞争力也在不断加强。建筑电气设计是保障建筑物功能得以有效发挥的基础前提，在智能化的建筑设计之中，谐波是较为常见的问题之一，给建筑电气设计带来了相对较高的电力安全隐患。本文围绕建筑电气设计中的谐波影响，探究其化解对策。
关键词：谐波；建筑电气设计；影响；对策
随着建筑电气的发展，企业所设计的电气设计能否达到基本要求，是能否保障建筑节能以及其安全性的关键因素。换言之，达到质量要求的电气设计，才能达到建筑电力的安全以及电力节能的基本标准。通过分析各种因素，建筑电气设计能否达到质量标准，谐波的作用显而易见，同时，谐波也成为了测试电气设计是否达标的重要因素[1]。
一、谐波的主要成因以及其对建筑电气的影响
（一）谐波的主要成因
电力系统正式运行之时，按周期运行的电量远远超出了电流中运行的基波频率，主要表现为整数倍的增长，而与正弦波相脱离的情况被概述为谐波问题。在电环境相对正常的情况下，电压与电流处于理论上的正常形态即为正弦波[2]。然而，对电力系统而言，出现谐波问题，也同时意味着其会对电力系统整体造成一定程度的危害，谐波形态恶劣的情况下，甚至有可能对电力系统以及用户的各项电力设备造成直接的迫害，使得整个电力系统瘫痪，因此，设计建筑电气的人员在进行电气设计的过程中，一定要搞清楚谐波的来源，应用相对安全合理的方式对其进行治理，从而使其对电力系统造成的危害进行及时有效地抑制。
造成谐波产生的具体原因有两个：一、就公用的电力系统而言，其自身会产生定量的谐波，电网中配备的配变电变压器同时也会产生谐波，在此基础之上，通过公用的电网侧将谐波给其他配电系统进行传播。二、电子荧光整流器、计算机系统以及可控开关电源等电力系统中不可或缺的设备，在系统正式运行之时，会立马产生数量可观的非线性的电力负荷，使得整个运行系统中产生发生非正常变化的电压以及电流，使得在此基础之上不断地产生谐波。
（二）谐波对建筑电气造成的影响
谐波出现在公用电网之中，会降低发电系统与输电系统的运行效率，不能正常使用用电设备，使其产生非正常的震动、噪音等一些列问题，与此同时，会进一步诱发谐振在并联以及串联电路中产生，不仅对电力系统造成影响，更对通信系统造成巨大的影响，严重降低整个通信系统的整体质量。另外，谐波电流在中线中集结庞大数量穿越运行，会瞬间提升变压器以及电路的温度，在一定情况下会造成大规模的火灾。
目前，智能化体现在各行各业的发展过程中，建筑电气的设计也不例外，现代的建筑之中，电线电缆极其密集，并且电气设备的数量和种类也在不断的增加，其中，微电子设备更加复杂，很难有效抵制外部环境细微的影响，一旦出现较高次的谐波，存在于系统中的所有数据码就会丢失、产生错误以及造成数据污染等一系列的问题，从而对整个建筑的整体通信环境以及通信设备都会造成负面的影响，更有甚者会终止整个电力网络的运行、波次较高之时，通信设备也会在运行过程中急速减少运行寿命。出现谐波，就意味着电容器会增加不必要的功率损耗，使得绝缘介质的老化加快，谐波电流如果大量出现，会导致系统中的元件同电容器之间产生并联或者串联的反应，即谐振反应，从而导致电容器在超载状态下的运行。
出现谐波这一问题，系统整体会在负载产生变动或者电流发生短路的情况下，电压在较短的时间之内，发生变化，灯光会在这个时候频繁的进行闪烁，一方面减少灯具的寿命，另一方面使得接触的人体产生心理上的排斥。另外，高次谐波如果在中性线之上叠加较多的情况下，谐波电流会在金属结构的物体表面不断流动，造成方圆失控的电力磁场，使得计算机屏幕以及内部设备都产生不同层次的影响。
二、治理建筑电力设计中谐波造成影响的基本对策
为了解决建筑电力系统中的谐波问题，满足用户需求，电力设计人员采取了多种多样的措施对其进行了管理。例如：变换受损的变压器、将用户的供电量进一步提高等一系列措施，当然，这些措施不会彻底抑制谐波的影响，只是尽最大的努力减少谐波在电力系统之中出现的频率。目前，人们常用的方式是采用滤波器，将系统中存在的谐波进行细致的过滤检测，与此同时，配备谐波保护器，借助其力量减少谐波对整个电力系统的危害，在此基础上，实现其对谐波的有效治理。
（一）减少谐波出现
首先，将供电量进行有效地提高。就最原始的质量方式来看，电气设计人员在进行电气设计的过程中，一般为了减少谐波而采用的方式是加大供电量，从而有效地降低谐波的出现频率。例如：在设计的过程中，加大电缆的横截面，从而影响趋夫效应，使其出现受到阻滞，进一步避免了谐波的出现，另外，设计人员在进行建筑电力设计的过程中，尽量设计容量较大的电容器以及发电机，这样，谐波会对系统产生微弱的危害。然而，这种方式在彻底抑制谐波的过程中起到的作用并不明显，只是将谐波的出现频率得到了降低，同时，在电力投资方面，这种抑制方式显然要花费更大的投资，用户在使用电力的过程中，负担较高的电力成本费，就这种治理措施本身而言，并不是一种健康的治理方式。设计人员没有其他选择的情况下，使用这种方式进行抑制谐波的过程中，一定要考察清楚非线性具体的运载情况，为供电系统整体的设计工作的合理性奠定一定的基础。
其次，改变变压器。相互交换一些较为特殊的变压器，这种方式可以有效地抑制次谐波的出现，例如：使用Δ/YnO 变压器的方式，不仅可以实现阻隔3次谐波，更能阻隔3n次谐波，从而切断谐波流入电力网络的道路[3]。这是一种相对简单地方式，可以有效地治理某些典型的谐波，然而，其需要的投资是一次性的，并且投资数额较高，一般适用的场合都较为特殊，例如：适用Δ/YnO 变压器抑制谐波的过程中，其适用的环境是非线性负载的，并且这种负载方式必须是单向的。设计人员利用这种方式对谐波进行治理，就必须时刻关注系统整体的非线性的负载情况。
（二）滤波器的有效使用
第一，采用有源滤波器（图一）。此种滤波器反应速度较快，相对较容易控制，在并联非线性负载的过程中，可以将系统中存在的非线性负荷诱发产生的一些电流谐波检测出来，进一步过滤出非线性负荷诱发的谐波。电气设计人员，在进行设计工作的过程中，多采用有源滤波器，采用这种设备治理谐波的过程中，一定要选择合适的安装地点将滤波器安全地安装，并且尽最大的可能让滤波器更加靠近谐波波源，从而将其过滤谐波的效果进一步提升，从而有效抑制谐波发生畸形变化等一系列问题。
图 有源滤波器构成示意图
第二、无缘滤波器。相比于有源滤波器，无缘滤波器的这种治理谐波的方式较为传统，其构成方式也较为简单，一般是由电抗器及电容器串联构成，其过滤形式以及过滤范围也较低，一般只能检测某一项特定的谐波成分并对其进行过滤。如若想过滤其他同时存在于系统中的谐波，则需要借助相应的工具来完成，即其对应的滤波器。相比较而言，无源滤波器一旦出现超负荷的电力就会发生损毁，要对其进行相应的控制也极为不易，因此，其效果远远比不上有缘过滤器。
第三、混合滤波器。这种滤波器从其名称即可看出，是一种混合形式，即为无缘滤波器以及有源滤波器混合应用的一种形式，其中，构成有源滤波器的设备有三个，滤波电感、直流电容以及IGBT，构成无缘滤波器的设备有两种，即告诉滤波器以及滤波器。有源滤波器获取的电压一般较为稳定，并且，自身的开关谐波大多通过滤波电感来降低，最后，有源滤波器与无缘滤波器一起，有效地对谐波进行控制。这种针对滤波的谐波治理方式，适用范围较广，但是对用电的可靠度要求相当高，并且，在一些对谐波控制要求较高的地方，可以将有源滤波器以及无缘滤波器的优势统一起来，实现对其的有效应用。
结语：
近几年，造成电力系统不稳定、电力安全得不到保障、电力运行不可靠等一系列问题的主要因素是谐波，谐波对用户能否正常使用电力的影响非常巨大，也是建筑电力安全的一大隐患，可以说，对电力系统而言，出现谐波问题，也同时意味着其会对电力系统整体造成一定程度的危害，谐波形态恶劣的情况下，甚至有可能对电力系统以及用户的各项电力设备造成直接的迫害，使得整个电力系统瘫痪。因此，就设计建筑电气的设计人员而言，应投入更多精力，对谐波进行研究，争取采取各种有效地方法，将已经出现或者即将出现的谐波问题进行治理以及预防，从而保证建筑用户使用电力的效益与安全。
参考文献：
[1]张文澍.浅析谐波治理措施在建筑电气设计中的应用[J].价值工程，2010，（9）：99-99.
[2]刘结根.建筑电气设计中电源谐波问题研究[J].建筑?建材?装饰，2014，（13）：248-248.
[3]丁俊.谐波治理措施在建筑电气设计中的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2015，（14）：1518-1518.
论文作者:陈宏
论文发表刊物:《基层建设》2016年3期
论文发表时间:2016/5/31
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