探討智能建筑電氣設計中諧波治理措施

喬東曉

摘 要：半導體非線性的元件中電力電子的裝置諧波源，旋轉機電和變壓器所屬于的鐵磁非線性的設備以及電弧等的諧波源都是造成智能建筑中存在的諧波的原因。隨著我國飛速發展的智能建筑，逐漸的增加了各種電子類電器中的負荷比重，以致加重了電網諧波被污染的程度，導致電能的質量在變壓器、弱電系統、無功補償、電容器、電纜等多個方面被降低。因此，科學合理的管理智能建筑的電氣設計中的諧波是非常重要的。文章將圍繞智能建筑電氣的設計中諧波的治理措施方面進行闡述。

關鍵詞：智能建筑；電氣設計；諧波；治理措施

中圖分類號： TM71 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）11-147-2

0 引言

伴隨著信息化時代的到來，我們生活、工作的環境都受到了信息化的影響，隨之出現了智能型的建筑，進一步的將人們的生活質量提高，而在智能建筑的電氣設計中存在著諧波，將降低了電能的質量，究竟應當如何進行諧波的治理工作，才能夠進行電能的保護，這正是本文探討的重點。

1 關于諧波在智能建筑中的特性分析

1.1 對稱性在智能建筑的諧波中存在

①諧波在智能建筑中具有奇對稱性，即余弦項不存在于展開是傅里葉級數的情況下，-F（T）=F（-T）。

②偶對稱性存在于智能建筑的諧波中，即傅里葉級數被展開時不存在正弦項的情況，F（T）=F（-T）。

③半波對稱的特性當諧波處于智能建筑的情況下被具有，即直流分量不存在，并且抵消了偶次諧波。

1.2 獨立性存在于智能建筑的諧波中

獨立性的響應當諧波的不同類型在平衡電力系統中的線性網絡里，單個諧波之間相加的總和即相當于總的響應，因此，可以獨立的進行各次諧波的分析和治理。

1.3 相序性出現在智能建筑的諧波特性中

當屬于正序的諧波時，規律應當是基波過了是四次，四次過了是七次，再以此類推；當諧波處于負序時，順序應當是二次過了是五次，五次過了是八次等以此類推，其中零序包含了所有三的倍數。另外，如果諧波出現在系統中，那么這個系統是否是平衡的，都會存在負序和零序的電流。

2 關于治理智能建筑中電氣設計的諧波措施

2.1 電線電纜、變壓器和配電設備的合理選擇

2.1.1 配電設備的合適選擇

為了盡可能的將開關設備被諧波引發的誤動作的機率減少，需要有一定的原則遵循當選擇低壓配電設備時：要適當降容使用接觸器和熱繼電器；適當降容使用電子型的配電斷路器和熱磁型；對于嚴重諧波的配電回路則選擇的配電設備需要放大一級。

2.1.2 合適的變壓器容量和型號的選擇

在配電變壓器選擇時，應該選擇具有Dynll連接組別的，因為該變壓器能夠對三的倍數的次諧波進行有效的抑制；在進行變壓器的容量確定時，需要考慮到引起變壓器發熱的諧波畸變，以便能夠控制在百分之七十到百分之八十的變壓器的負荷率。

2.1.3 電線電纜的合適選擇

電線電纜會受到諧波傳輸過程的影響而發熱，因此，需要考慮諧波對電線電纜截面的影響。在系統三相四線制中，需要考慮引起電線電纜發熱的諧波電流中的集膚效應，以及在中性線上疊加的諧波電流，需要留有裕量當進行中性線截面的選擇時。如果有源濾波器設置在配電系統中，那么就沒有必要增大相應的回路中性線的截面；如果無源濾波器在弱配電的系統中被設置，那么中性線的截面可以和相線等截面；在不平衡三相系統中，相線截面應該大于或等于中性線截面；在平衡三相的系統中，當大于百分之十的三次諧波電流出現時，相線截面應當等于或小于中性線截面。

2.2 合理的選擇濾波方案

2.2.1 關于變壓器額定的容量Sn<2000KVA的濾波方案

在大多數的情況下，智能高層建筑中的Gn應當大于零點五的Sn，在諧波的治理過程中需要采用有源濾波器與無源濾波器相結合的方法，其中可以采用到針對三次的諧波調諧頻率為一百三十一和一百四十七赫茲的無源濾波器，電抗器的電抗系數為百分之一十二點五和百分之一十五，對于無法進行高層次濾除的無源濾波器的補救方案是使用有源濾波器進行設置，以便在國際標準的范圍中控制諧波畸變率。

2.2.2 關于有源濾波器選型的方案

（APF）有源濾波器有專門的電源供電系統，通過對與諧波電流的幅值相位相反、相等的電流電網的注入，呈現出為零的總諧波電流，以便將補償諧波的電流目的實時達到。如果大量的單相用電設備（如：空調、計算機、熒光燈等）在智能建筑中出現，就需要使用三相四線制的有源濾波器。在選擇有源濾波器的容量時，需要根據疊加的諧波電流得到，這是通過安裝位置的多個非線性的負載所產生的，需要根據現場諧波測得的數據得出每一個諧波源所產生諧波電流的大小。如果無法對不同諧波源之間的各次諧波相位角進行確定，當計算總諧波電流在某次諧波的大小時就需要使用到專門的公式。

2.3 關于其他方案設計

①在進行智能建筑的電氣設計時，為了有效的抑制電子設備受到諧波的干擾，可以有幾個方法采取，如：進行濾波裝置的安裝在受到諧波嚴重影響的電子設備中，盡可能消除或抑制諧波；進行專用配電回路的設計為嚴重受到諧波影響的電子設備，避免引入沿線路時受到諧波的干擾；讓電子設備遠離那些受諧波影響嚴重的電路或屏蔽措施的采取，避免受到空間電磁的干擾。

②信息技術設備大量的安裝在智能建筑中，應使用TN-S的接地供配電系統。需要進行局部等電位的連接和總等電位的連接，電位聯結的網絡做好在每層都有設置。應該保證相互之間的聯通對于不同層的等電位。

3 總結

在分析智能建筑的相序性、對稱性和獨立性的基礎上，進行了治理智能建筑中電氣諧波的措施分析，濾波的方案需要合理的選擇，電線電纜、變壓器、配電設備等的選擇要合理，便于保證設備受到諧波的影響大。

參 考 文 獻

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