摘要：为了切实地满足我国建筑用户当前对于电力应用的需求，新时期，建筑电气设计人员将大量的整流设备、逆变设备、智能控制设备等，应用到电力系统中，诱发了谐波现象的进一步加剧。谐波的出现，严重地损害了建筑用户的电力使用效益，同时破坏了国家整个电力系统的健康、安全、稳定运行，引起了众多研究人员的重视，使得谐波治理工作成为社会的又一热点话题。建筑电气的设计人员要想为用户的电力使用工作提供可靠的保证，采取有效的措施，以彻底解决谐波问题，势在必行。
关键词：电气设计；谐波；来源；危害
引言
随着我国电力电子技术的不断应用与发展，已经在工业、交通等诸多领域广泛应用，但是电气系统中的谐波问题客观存在，对电力系统的正常运行造成影响，既不利于电能质量水平的提高，也带来极大的经济效益与社会效益损失。一旦电力系统中的某一点发生短路或者电力系统出现故障，谐波就会进一步加重，对整个电力系统的运行产生影响。因此，在建筑电气设计中，也要加强对谐波问题的重视程度，自觉采取谐波治理措施，规避由此产生的影响与危害。
一、谐波的危害
1.1谐波的危害
1.1.1使用公用电网时，元件会产生附加的谐波，使发电和输电的效率大大的降低，对用电设备的使用效率也会产生重要的影响。当发生大量的谐波电流集体穿越中线时，则很容易造成电路过热，甚至会引起火灾的发生。
1.1.2谐波的产生会使电气设备的正常运行受到影响，除了会对电动机产生附加损耗之外，还会产生机械振动、噪音等，造成变压器局部温度过高。另外，谐波还容易使电容器和电缆等设备过早的发生损坏和老化，减少其使用寿命。
1.1.3引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述的危害大大增。
1.1.4对邻近的通信系统产生干扰，轻者引起噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。
1.2谐波对建筑电气产生的危害
1.2.1由于设备自身产生的接地电流在设备和真实地之间产生一个电压降，因此使电脑死机；高次谐波会在中性线上叠加，中性线电流能够在建筑物金属结构上任意流动，从而产生不受控制的磁场，即引发计算机屏幕的频闪现象；由于开关、短路以及负载变化而引起的短时间电压变化将会引起灯光频闪，过度的频闪将会使人体不舒服；严重的谐波畸变会引起在一个正弦周波内的额外过零点，影响测试设备，干扰程序控制装置的同步性，导致控制装置死机。
1.2.2智能建筑中线缆密布，系统设备繁多，微电子装备复杂，且防护能力弱，高次谐波将会使智能化系统设备产生误码、错码、误动作，使信号系统受到污染、产生噪声，甚至连通话质量都不能保证。随着低电压信号在IT设备中使用的增加，比特错误率也随之提高，甚至可以高到使整个网络瘫痪。
1.2.3在谐波电压作用下，电容器会产生额外的功率损耗，加快绝缘介质的老化。更为严重的是，大量谐波电流很可能引发电容器和系统其他元件之间的并联谐振或串联谐振，造成电容器超载而损坏；使与电容器连接的配电回路中所有线路、设备因电压闪变、超压、过负荷而损坏。
1.2.4配电回路的谐波电流含量高会使断路器遮断能力降低。这是因为畸变电流过零点时，电弧电流随时间的变化要比工频正弦电流大，电弧电压的恢复要迅速得多，使电弧容易重燃，导致误跳闸或在该跳闸的时候根本不跳。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆剩余电流可能会达到使剩余电流保护装置动作的设定值。事实表明，空气电磁断路器不能遮断其分断能力范围内波形畸变率超过50％的故障电流，而且还会导致断路器损坏。
1.2.5电压谐波会导致感应电动机的额外损耗。高次谐波导致的扭矩脉动在联轴器和轴承处会产生磨损和裂纹。由于电机速度是固定的，谐波中储藏的能量就以额外的热量形式散发了，导致设备过早老化。
二、建筑电气设计中的谐波治理措施
2.1选择无源滤波器
无源滤波器往往为能够有效抑制谐波的常规渠道，存在无源滤波器之中的电抗器和电容器是通过串联的方式连接在一起的，在一定的频率环境中，这个串联电路的阻抗设计的往往都明显低于其余电路的阻抗。但是也有它自身的不足之处，就是经常出现过载的现象，并由于过载而被烧毁。与此同时，还经常出现功率因数过补偿的情况，不能有效的控制好无源滤波器。总之，由于日积月累的作用以及配件出现各种老化现象，会造成谐波振频率出现一定程度的变动，从而削弱了滤波的精度。
2.2选择有源滤波器
有源滤波器通过并联的方式结合在一起就相当于受到限制以及能够做出敏捷反应的谐波电流源，通过并联到非线性负荷之上，就能够自动地对产生于非线性负荷的谐波电流实现测试。DSP所发射出来的内容将会很好控制住IGBT开关，并且经输出电抗器的渠道传输出谐波电流，这种谐波电流大小与负荷产生的相同但却有着与之相反的相位，主要功能就是为谐波进行补偿，造成了系统只单一给予基波电流到负荷上面。而在选择有源滤波器的相关位置时，必须以存在于剧场的配电体系以及不同的负荷因素为根据进行抉择。为了更好地削弱甚至避免谐波电流和谐波电压畸变的现象，应该把有源滤波器安装在离谐波源更近的地方，因为这样能够得到更好的滤波效果。有源电力滤波器可以进行比较灵活的安装，所以可以综合各方面因素最终选择在一个很理想的位置进行安装。
2.3选择混合型滤波器
有时候会使无源电力滤波器以及有源电力滤波器通过有机方式结合起来用，能够达到更理想的效果，其中3、5、7、9次单调谐滤波器支路等支路共同组成了无源滤波器，而有源滤波器的组成方面，主要为4对IGBT以及电容等。直流电容的主要功能是给予有源滤波器一可靠的直流电压氛围，滤波电感能够很大程度地削弱出现在有源滤波器的高频谐波。有源滤波器以及无源滤波器大都选择串联的方式结合，因为只是间接地起到消除谐波电流的作用，有着较小的功率损耗，在经济上面很节省，从而给我们提供了较低的成本。④选择谐波保护器。利用磁性的渠道来对谐波治理与结合有源滤波器比较起来，有着更低的成本。谐波保护器主要运用了磁场吸收谐波能量的手段，在可靠性以及寿命方面都具有很大优势。
如谐波保护器的相关产品，主要结合了以超微晶合金物质以及创新科技作为基础而合成的特殊电路，能够对不同种类的谐波干扰进行充分地吸收，从根源上解决掉谐波的相关问题，从而消除了产生于用电设备的干扰，达到更好的效果。HPD主要通过并联的方式使用在电路之中，节省了大量的电量。
三、结语
总之，在现代建筑的电气设计中，加强对谐波问题的重视，有针对性地采取治理措施，具有一定重要意义。应正视产生谐波的危害，了解谐波来源，采取有效的防范对策，争取将谐波降到最低，减少不必要的危害与损失。
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论文作者:孙国乔
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/13
标签：谐波论文; 滤波器论文; 电流论文; 无源论文; 设备论文; 电压论文; 电容器论文; 《电力设备》2019年第2期论文;