諧波治理措施在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值

■陸 偉 ■香港華藝設(shè)計(jì)顧問(深圳)有限公司南京分公司，江蘇 南京 210037

1 諧波問題的來源

諧波問題的出現(xiàn)主要來源于兩方面，一方面是電腦的系統(tǒng)、電視機(jī)、開關(guān)電源等導(dǎo)致配電系統(tǒng)電流電壓發(fā)生畸變，產(chǎn)生大量非線性負(fù)荷形成的諧波源。另一方面是電網(wǎng)本身具有一定的諧波含量，配電變壓器也產(chǎn)生諧波，配電系統(tǒng)從公用系統(tǒng)接受電力，從而接收到帶有諧波的電力。

2 諧波的危害

2.1 諧波的一般危害

元件在公共電網(wǎng)的供電下，會(huì)產(chǎn)生附加的諧波，使用時(shí)效率會(huì)大大下降，電力供給與輸出電力的效率也會(huì)有所下降。諧波超過一定范圍時(shí)，電流集中時(shí)，就會(huì)造成電路溫度升高，若不及時(shí)處理，則會(huì)因?yàn)闇囟忍撸鸫蠡稹２粌H造成使用效率低下，還威脅人身安全。

電氣設(shè)備保持正常狀態(tài)的運(yùn)行過程中，諧波也會(huì)對(duì)其造成影響，會(huì)使機(jī)器運(yùn)行后出現(xiàn)震動(dòng)的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生噪音，會(huì)影響附近居民和工作人員，也會(huì)使電纜使用壽命縮短，電容器過早的發(fā)生損壞和老化，變壓器也會(huì)產(chǎn)生局部溫度過高的現(xiàn)象，也會(huì)增加運(yùn)行過程中的額外損耗，增加成本，造成額外損耗。

諧波會(huì)使國(guó)家公共電網(wǎng)發(fā)生問題，串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振都會(huì)使諧波的影響增大，加強(qiáng)了以上所述的危害，增大了成本，效率也收到一定的影響。

通信系統(tǒng)也會(huì)受到諧波的影響，會(huì)對(duì)通信引起干擾，影響正常通信，使得使用者正常接受消息時(shí)遭到干擾，通話過程中的質(zhì)量下降，存在細(xì)微的干擾聲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)致使重要的信息在通信過程中丟失，對(duì)正常工作造成部分干擾，引發(fā)了不必要的麻煩，影響人們的正常工作和生活。

2.2 諧波對(duì)于建筑電氣產(chǎn)生的危害

電路畸形會(huì)使電弧溫度過高，易引發(fā)自燃現(xiàn)象。電弧電流大，恢復(fù)迅速，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)該產(chǎn)生跳閘現(xiàn)象時(shí)沒有跳閘，從而造成火災(zāi)，造成不必要的損失

諧波會(huì)造成電腦死機(jī)，其會(huì)在接觸電腦時(shí)產(chǎn)生電壓降，從而造成此結(jié)果。高次諧波會(huì)在中性線上匯合，不斷增加，而在金屬結(jié)構(gòu)上，中性線可任意流動(dòng)，不受控制，導(dǎo)致電腦使用出現(xiàn)問題，不斷閃爍，影響工作效率，并對(duì)人體造成不適。過量的諧波會(huì)引起會(huì)對(duì)測(cè)試設(shè)備也造成重大干擾，從而造成死機(jī)的后果，部分資料未經(jīng)保存就會(huì)引發(fā)重大損失。

智能建筑系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備多為微電子裝備，電纜雜亂且密集，自我防護(hù)能力差，大量諧波產(chǎn)生會(huì)造成通話質(zhì)量都受到嚴(yán)重干擾。低電壓信號(hào)不斷增強(qiáng)，會(huì)提升比特錯(cuò)誤的數(shù)量，致使使用出現(xiàn)問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。嚴(yán)重影響了工作效率，并對(duì)工作進(jìn)度造成困擾。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在此過程中也會(huì)受到一定影響，諧波會(huì)增多其額外損耗。會(huì)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)裂紋和磨損等損耗。在運(yùn)行過程中也因熱量過高造成了高溫情況下的損耗，從而導(dǎo)致設(shè)備老化加快，使用壽命降低，生產(chǎn)成本增多。

電容器也會(huì)在原有的基礎(chǔ)上增大功率損耗，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行中的絕緣質(zhì)增加損耗，加快其老化速度。諧波引發(fā)串聯(lián)和并聯(lián)諧振時(shí)，會(huì)是電容器壓力過大，發(fā)生超載現(xiàn)象，從而影響使用。使用過程中會(huì)發(fā)生電壓不穩(wěn)，壓力過大，而導(dǎo)致無法使用。

3 諧波治理的主要措施

3.1 采用無源濾波器對(duì)諧波問題進(jìn)行治理

無源濾波器是采用串聯(lián)方式以此互相連接的電容器。該方法是一種傳統(tǒng)的方法從而對(duì)諧波進(jìn)行遏制。無源濾波器電路比其他電網(wǎng)中的電低許多。但該方法存在也弊端，易造成過載，從而引發(fā)自燃與火災(zāi)，并且，此時(shí)無源濾波器此時(shí)也不起作用，配件不斷進(jìn)一步老化，會(huì)使無源濾波器的效率有所下降，達(dá)不到原來該有的效果。最值得注意的是，無源濾波器僅能對(duì)一種濾波成分進(jìn)行修改。對(duì)不同的頻率，需要用到不同的濾波器。且無源濾波器進(jìn)行濾波只能進(jìn)行三次。

3.2 采用有源濾波器對(duì)諧波問題進(jìn)行治理

有源濾波器是一個(gè)并聯(lián)裝置并且反應(yīng)迅速的諧波電流源。對(duì)于非負(fù)荷的諧波電源進(jìn)行自行檢查。控制指令從DSP 中產(chǎn)生，IGBT 受DSP控制，其中IGBT 為高速開關(guān)器件。輸出電抗器使得輸出的諧波電流平穩(wěn)、緩和，電流與輸出的諧波大小相等。使得基波電流向負(fù)荷提供，從而達(dá)到對(duì)諧波進(jìn)補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

根據(jù)配電系統(tǒng)各有差異，并且對(duì)于電力的符合的能力參差不齊，需具體問題具體分析，在不同地區(qū)設(shè)計(jì)不同所需的方案要求。為使其達(dá)到最好效果，應(yīng)將有源濾波器安裝在距離諧波源距離近的地方，效果的好壞隨著距離諧波源的遠(yuǎn)近來決定，越近則效果越好。通過此種辦法最有利于減小電流畸形和諧波電壓產(chǎn)生畸形的現(xiàn)象。非線性符合的負(fù)載場(chǎng)合時(shí)，應(yīng)對(duì)二級(jí)配電進(jìn)行補(bǔ)償，并且應(yīng)對(duì)不同情況應(yīng)有不同解決方案。有源濾波器的位置較為靈活，可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到最好效果，實(shí)現(xiàn)最高效率。

3.3 采用混合型濾波器對(duì)諧波問題進(jìn)行治理

混合型濾波器可以使之前介紹的有源濾波器和無緣濾波器混合進(jìn)行使用，從而達(dá)到最高效率。單調(diào)諧濾波器的3、5、7、9 次的單數(shù)次數(shù)與高通濾波器的支路相結(jié)合組成無源濾波器。直流電容和濾波電感構(gòu)成有源濾波器。直流電容提供穩(wěn)定的直流電壓，供有源濾波器使用。濾波器會(huì)從中對(duì)于開關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)整。有源無源進(jìn)行串聯(lián)。有源濾波器使用不能直接直接使諧波電流消失，并且只能產(chǎn)生的諧波電壓，補(bǔ)償電壓中只能產(chǎn)生這一種。從而致使功率的容量減小。功率容量小提升了其良好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，從而增強(qiáng)了其效率，并降低了系統(tǒng)的成本。

3.4 采用諧波保護(hù)器對(duì)諧波問題進(jìn)行治理

治理諧波問題的成本最低是采用此行方法進(jìn)行治理。諧波保護(hù)器從諧波對(duì)電路的各種危害著手進(jìn)行解決。該措施的本質(zhì)是磁場(chǎng)可對(duì)此波能量進(jìn)行吸收從而增強(qiáng)其使用壽命，加強(qiáng)效率，降低成本。諧波保護(hù)器可吸收部分情況所帶來的干擾，其利用了超微晶合金材料，在發(fā)生源處將問題進(jìn)行解決，減小干擾、噪音和部分損耗。諧波保護(hù)器是一種采用創(chuàng)新科技的特別電路，使用中需在電路中并聯(lián)，其本身并不消耗任何電量。通過諧波保護(hù)器的使用，有效解決了使用過程中成本的降低的問題。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)實(shí)生活中，實(shí)際工作過程中諧波經(jīng)常性的會(huì)存在不同問題，也容易引發(fā)各種不同問題，從而導(dǎo)致?lián)p耗嚴(yán)重、性能下降、成本提高、安全性較差等現(xiàn)象。為保證其正常發(fā)展，計(jì)算機(jī)正常運(yùn)作、通訊設(shè)備正常使用，采取混合濾波器是最有效的方法，通過有源濾波器和無緣濾波器的混合使用，解決發(fā)展中所存在的不同難題，解決諧波帶來的問題，從而使得工作效率加強(qiáng)，通訊設(shè)備正常使用，運(yùn)行時(shí)效率提升，損耗減小，從而降低成本，達(dá)到經(jīng)濟(jì)利益最大化，從而體現(xiàn)諧波治理措施在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值。綜上，混合濾波器是解決濾波問題的最有效措施。

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