淺析諧波治理措施在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用

婁玉冰　孫元娜　丁榮剛（機械工業(yè)第六設(shè)計研究院有限公司，河南　　鄭州　　450000）

淺析諧波治理措施在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用

婁玉冰孫元娜丁榮剛
（機械工業(yè)第六設(shè)計研究院有限公司，河南鄭州450000）

摘要：在社會日益進(jìn)步與科技告訴發(fā)展的背景下，人們同樣也對生活呈現(xiàn)出愈來愈高的水平，建筑電氣的市場也展開了更加激烈的競爭，更多的企業(yè)單位投入了更多的關(guān)注到建筑電氣上面。但是諧波在智能建筑中會產(chǎn)生一定程度的危害，本文圍繞著諧波在智能建筑方面的危害進(jìn)行一定的論述，并結(jié)合諧波治理措施在建筑電氣設(shè)計中的相關(guān)使用方面給出了詳細(xì)的論述。

關(guān)鍵詞：建筑；電氣設(shè)計；諧波治理；應(yīng)用

社會的發(fā)展以及科技的進(jìn)步的條件都要求我國應(yīng)該在建筑電氣方面投入更加充足的關(guān)注以及措施。一個企業(yè)中能否設(shè)計出一個合乎質(zhì)量要求的電氣設(shè)計，從很大程度上對建筑物的安全性以及節(jié)能性起到了關(guān)鍵的作用。結(jié)合各方面因素，諧波在電氣設(shè)計的達(dá)標(biāo)審核中起了舉足輕重的作用，評價電氣設(shè)計是否合格時一定要以諧波的情況作為主要參考因素。本文首先展開了對于治理諧波意義分析，接著從不同方面分析了諧波的相關(guān)概念以及諧波帶來的危害，最后結(jié)合各種背景的基礎(chǔ)上，提出了一些能夠?qū)χ卫碇C波起到一定作用的措施，從而為不斷完善以及提高建筑電氣的設(shè)計質(zhì)量以及相關(guān)的節(jié)能方案給出重要的參考。

一、諧波帶給建筑的危害

存在于智能建筑中的諧波主要來源于2方面：一種是源于不同種類的非線性負(fù)荷，像計算機系統(tǒng)、開關(guān)電源等造成配電系統(tǒng)的電壓以及電流出現(xiàn)畸變的相關(guān)問題，從而為產(chǎn)生諧波提供了基礎(chǔ)；另一種是源于自身擁有一定的諧波含量的公用電網(wǎng)以及以諧波源為角色存在的配電變壓器，通過公用電網(wǎng)側(cè)傳輸?shù)竭_(dá)相應(yīng)的配電系統(tǒng)之中去。至于諧波將會帶給智能建筑的各個方面危害，通過相關(guān)部門的檢測調(diào)查，再在調(diào)查的基礎(chǔ)上結(jié)合有關(guān)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生相關(guān)分析得到，一個較差的諧波環(huán)境將會從下面這些方面危害到存在于智能建筑中的用電設(shè)備以及相關(guān)系統(tǒng)：①結(jié)合到設(shè)備自身會出現(xiàn)一定的接地電流，從而會造成存在于設(shè)備與地面之間的一個電壓降的產(chǎn)生，所以會經(jīng)常導(dǎo)致電腦死機；高次諧波通過一定的疊加作用，再結(jié)合中性線電流能夠隨意地流動在建筑物金屬結(jié)構(gòu)之上，綜合2者的共同作用，最終會造成不受控制的磁場的出現(xiàn)，也就是通常所說的計算機屏幕頻閃；與此同時，開關(guān)、短路與負(fù)載的變化的原因，將會使電壓出現(xiàn)短時間內(nèi)的上下跳動，最終將造成燈光出現(xiàn)頻閃的現(xiàn)象，而頻率過高的頻閃又會在一定程度上給人們帶來視覺上的不舒服。情況更為嚴(yán)重的諧波畸變會造成在一個正弦周波內(nèi)的額外過零點的出現(xiàn)，從而使測試設(shè)備不能夠發(fā)揮出相應(yīng)的檢測功能，阻礙了程序控制裝置的同步性，最終使控制設(shè)備出現(xiàn)癱瘓現(xiàn)象。②存在于智能建筑中的線纜通常具有多且繁雜的特點，而且系統(tǒng)設(shè)備過于繁瑣，微電子裝備雖然復(fù)雜，但是防護(hù)能力卻表現(xiàn)較差，從而通過高次諧波的作用，智能化系統(tǒng)設(shè)備將會出現(xiàn)不同程度的影響，如錯碼、誤碼以及誤動作等現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而污染了信號系統(tǒng)并相應(yīng)地產(chǎn)生噪聲，甚至完全干擾了人們之間通過電話進(jìn)行的通話正常進(jìn)行。在低電壓信號在IT設(shè)備中愈來愈受到青睞并得以被使用，隨之而來的便是出現(xiàn)愈來愈高的比特錯誤率，嚴(yán)重者設(shè)置造成了全部網(wǎng)絡(luò)的癱瘓情況。③在諧波電壓作用下，電容器會出現(xiàn)額外的功率損耗，加快絕緣介質(zhì)的老化現(xiàn)象。更為嚴(yán)重的是，大量諧波電流很可能使電容器和系統(tǒng)其他元件之間的并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使電容器出現(xiàn)超載而損壞；使與電容器連接的配電回路中所有線路以及設(shè)備因電壓的閃變、超壓、過負(fù)荷而遭到損壞。④存在于配電回路中的高諧波電流含量會一定程度的降低斷路器的遮斷功能，造成上述現(xiàn)象出現(xiàn)的原因主要是畸變電流過零點時，電弧電流在一定階段內(nèi)的變化幅度要明顯大于工頻正弦電流的相關(guān)變化程度，電弧電壓出現(xiàn)了很高頻率的回復(fù)功能，造成了電弧出現(xiàn)很容易重燃的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了誤跳閘以及不跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。余下的電流的數(shù)值有可能使剩余電流保護(hù)裝置產(chǎn)生一定作用。結(jié)合相關(guān)的實驗得出，在空氣電磁斷路器的分段能力范圍中，一旦有大于50%波形畸變率的電流出現(xiàn)，那么空氣電磁斷路器就不能發(fā)揮出其遮斷作用，甚至進(jìn)一步造成斷路器的破壞。⑤電壓諧波會在很大程度上使感應(yīng)電動機出現(xiàn)更大程度的損耗，由于高次諧波的原因，會使聯(lián)軸器與軸承處出現(xiàn)一定程度的裂紋以及磨損；而且因為有著一定速率的電機，因此存在于諧波內(nèi)的能量就會變成多余的熱量迸發(fā)出來，從而使設(shè)備更快地出現(xiàn)老化情況。⑥站在電纜和配電渠道角度考慮，更高的諧波電流頻率會導(dǎo)致肌膚效應(yīng)出現(xiàn)，就是出現(xiàn)較大值的電阻以及更大程度的線損，從而增加了很多的熱量，使絕緣出現(xiàn)更快的老化，接地短路問題會經(jīng)常發(fā)生，給人們帶來了不可估計的安全隱患。

二、主要應(yīng)用的諧波處理措施

①選擇無源濾波器。無源濾波器往往為能夠有效抑制諧波的常規(guī)渠道，存在無源濾波器之中的電抗器和電容器是通過串聯(lián)的方式連接在一起的，在一定的頻率環(huán)境中，這個串聯(lián)電路的阻抗設(shè)計的往往都明顯低于其余電路的阻抗。但是也有它自身的不足之處，就是經(jīng)常出現(xiàn)過載的現(xiàn)象，并由于過載而被燒毀。與此同時，還經(jīng)常出現(xiàn)功率因數(shù)過補償?shù)那闆r，不能有效的控制好無源濾波器。總之，由于日積月累的作用以及配件出現(xiàn)各種老化現(xiàn)象，會造成諧波振頻率出現(xiàn)一定程度的變動，從而削弱了濾波的精度。②選擇有源濾波器。有源濾波器通過并聯(lián)的方式結(jié)合在一起就相當(dāng)于受到限制以及能夠做出敏捷反應(yīng)的諧波電流源，通過并聯(lián)到非線性負(fù)荷之上，就能夠自動地對產(chǎn)生于非線性負(fù)荷的諧波電流實現(xiàn)測試。DSP所發(fā)射出來的內(nèi)容將會很好控制住IGBT開關(guān)，并且經(jīng)輸出電抗器的渠道傳輸出諧波電流，這種諧波電流大小與負(fù)荷產(chǎn)生的相同但卻有著與之相反的相位，主要功能就是為諧波進(jìn)行補償，造成了系統(tǒng)只單一給予基波電流到負(fù)荷上面。而在選擇有源濾波器的相關(guān)位置時，必須以存在于劇場的配電體系以及不同的負(fù)荷因素為根據(jù)進(jìn)行抉擇。為了更好地削弱甚至避免諧波電流和諧波電壓畸變的現(xiàn)象，應(yīng)該把有源濾波器安裝在離諧波源更近的地方，因為這樣能夠得到更好的濾波效果。有源電力濾波器可以進(jìn)行比較靈活的安裝，所以可以綜合各方面因素最終選擇在一個很理想的位置進(jìn)行安裝。③選擇混合型濾波器。有時候會使無源電力濾波器以及有源電力濾波器通過有機方式結(jié)合起來用，能夠達(dá)到更理想的效果，其中3、5、7、9次單調(diào)諧濾波器支路等支路共同組成了無源濾波器，而有源濾波器的組成方面，主要為4對IGBT以及電容等。直流電容的主要功能是給予有源濾波器一可靠的直流電壓氛圍，濾波電感能夠很大程度地削弱出現(xiàn)在有源濾波器的高頻諧波。有源濾波器以及無源濾波器大都選擇串聯(lián)的方式結(jié)合，因為只是間接地起到消除諧波電流的作用，有著較小的功率損耗，在經(jīng)濟上面很節(jié)省，從而給我們提供了較低的成本。④選擇諧波保護(hù)器。利用磁性的渠道來對諧波治理與結(jié)合有源濾波器比較起來，有著更低的成本。諧波保護(hù)

器主要運用了磁場吸收諧波能量的手段，在可靠性以及壽命方面都具有很大優(yōu)勢。如諧波保護(hù)器的相關(guān)產(chǎn)品，主要結(jié)合了以超微晶合金物質(zhì)以及創(chuàng)新科技作為基礎(chǔ)而合成的特殊電路，能夠?qū)Σ煌N類的諧波干擾進(jìn)行充分地吸收，從根源上解決掉諧波的相關(guān)問題，從而消除了產(chǎn)生于用電設(shè)備的干擾，達(dá)到更好的效果。HPD主要通過并聯(lián)的方式使用在電路之中，節(jié)省了大量的電量。

結(jié)語

日常生活以及社會交往中，由于諧波擁有著自身多發(fā)性以及隨機性等的具體特征，干擾到了存在于智能建筑中的不同電氣設(shè)備，如下降的性能以及工作的不正常問題。故出于保護(hù)的目的，相關(guān)部門應(yīng)該投入更大的關(guān)注以及力度使設(shè)備的壽命以及功能得到相應(yīng)保障。綜合上述各種因素，筆者認(rèn)為采用混合濾波器是能夠有效控制并解決諧波帶來各種危害的最好辦法。

參考文獻(xiàn)

[1]黃瑞昌.淺析諧波治理措施在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用[J].價值工程，2010，29（09）：99-99.

中圖分類號：TN713

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A