談諧波對建筑電氣設計的影響及對策分析

劉慧達

摘 要：相關設計人員在對建筑物中的電氣進行設計的過程中，往往沒有對諧波引起必要的重視，在這種發展形勢下會存在諸多安全隱患，對供配電系統的順利運作帶來直接的影響，與此同時也在某種程度上對人們的生活質量帶來不便。對此，本文主要對諧波是否對電氣設計產生影響進行分析。

關鍵詞：諧波；建筑電氣設計；影響；對策]

在最近幾年里，智能建筑的日益發展，諧波產生的污染程度不但對電能水平帶來不利影響，而且還對設備的順利運作帶來危害。因此，設計一個經濟、安全的電氣配電體系是必要的。目前，在諧波產生作用的情況下，諸多相關設計人員所選擇的方案都是不規范的。基于此，本文主要站在電氣設計的立場出發，對諧波產生的影響進行分析，筆者依據多年經驗提出合理化建議，提供給相關人士，供以借鑒。

1 諧波來源

電力系統在運作的時候，倘若周期性所產生的電量已經大于基本頻率的標準時，那么就會出現離正弦波的情況，這種情況就是諧波現象，當正弦波處于正常的狀態下，站在理論的立場上看電流以及電壓都保持在健康的情況下，倘若發生了諧波現象，那么電力體系就會受到相應的傷害，從而使電力系統存在安全隱患。因此，相關設計人員應當掌握諧波問題，制定出切實可行的方案，從而實現預防諧波的目的。

從具體成因來看，諧波來源主要有兩方面：①公用電網系統自帶一定量諧波，電網中配電變壓器也是諧波源，產生的諧波將會通過電網傳輸給配電系統；②在電力系統中，計算機系統、可控開關電源等相關設備，在系統運行過程中，這些設備會產生很多非線性負荷，這時系統電流、電壓將會面臨畸變的危險，進而形成諧波的源頭。

2 諧波對建筑電氣設備的影響

2.1 諧波對變壓器的影響

不管所帶上級電網為諧波源還是負載為諧波源，變壓器諧波電流都會增加，進而使原邊或副邊電壓質量發生變化，使得諧波電壓畸變率增加，使用電設備受到損壞。如果諧波躥到高壓側，這時會對高壓電網造成污染，甚至對供電質量造成嚴重影響。

2.2 諧波對導線的影響

在電氣設計過程中，諧波的產生將會增加線路損耗，進而出現相線過載的問題。在三相四線制、三相五線制兩種配電系統中，諧波對中性線的影響非常嚴重，拿一般民用住宅來說，因為以前家用電器非線性負載數量少，諧波造成的影響通常忽略計，這是要是因為中性線通過的電流比較小，但是隨著電氣設備的快速更新，非線性負載越來越多，因此電氣回路中諧波電流快、T型等效電路速增長。很多建筑都發生了電氣火災事故，其主要原因就是非線性設備越來越多的進入到家庭用戶中，造成導線絕緣劣化。

2.3 諧波對電容器的影響

當諧波出現的情況下，電容器就會發生過多的消耗，并且也減少了該容器的使用時間，隨著諧波電流的慢慢的增強，這個時候電容器以及有關系統都會出現諧振反應，從而致使電容器的運行方式都處于超載的狀態。對于這種現象，與電容器有關的一些設備都會在某種程度上受到不利影響，從而產生破壞的情況。

3 建筑電氣設計中諧波的治理對策

為了解決電力系統諧波問題，電氣設計人員可以充分借助提高供電量以及改變變壓器等相關方式，以減少系統中諧波出現的頻率，或者也可以利用濾波器針對系統諧波展開過濾檢測，此外，還可以充分借助諧波保護器，來降低諧波對系統造成的危害，最終實現對系統諧波進行有效治理的目的。

3.1 電力系統的濾波保護

當電力系統出現諧波的情況下，相關設計人員可以應用濾波器對諧波所產生的影響進行防護，確保線路以及相關設備即使在諧波的條件下也能夠正常運行，采取諧波保護期較好的處理諧波影響，將諧波危害體系的基本情況當作主要研究內容，科學的選擇磁場形式，將諧波的能力不斷吸收掉，從而實現預防諧波的效果。而HPD諧波保護器中所使用的材料主要是超微晶，相關人員通過利用高科技特殊電路當作主要結構的形勢，對不同種類的諧波充分得到吸收，在發生的時候就將高次諧波等諧波進行消除掉，從而有效減少設備以及線路出現損壞的情況。

3.2 濾波器檢測過濾諧波

3.2.1 有源濾波器

該濾波器有著較快的反應速度，并且在和非線性負荷處于并聯的狀態下，能夠對系統中因為非線性負荷所引起的諧波做好詳細的檢測，進而達到對諧波過濾的目的。相關人員在利用對源濾波器對諧波進行處理的過程中，應當科學的選擇相關地點，并對諧波源引起必要的重視，推動諧波效果的不斷提高，進而起到諧波畸變的作用。

3.2.2 無源濾波器

這種濾波器和相應的有源濾波器進行比較，在對諧波進行治理的時候和相應電容器保持串聯的狀態，進而達到對一些諧波做好詳細的檢查。倘若需要對系統中存在的各種諧波進行過濾，那么就應當采取合理的應額定濾波器。

3.2.3 混合濾波器

該濾波器是處于上面兩種濾波器的綜合使用，有源濾波器從相應的電容中獲得相應的直流電壓，接著濾波電感逐漸會降低諧波，最終達到和相應濾波器一起預防諧波的目的。該濾波器主要有著較強的用電性，與此同時也由于諧波污染標準滿足相關規定，使用該種類的濾波器能夠提高預防效率，從而發揮出重要的作用。

3.3 減少諧波的出現

3.3.1 提高供電量

可以利用加大供電量的方式對諧波的出現進行抑制，設計人員可以加大電纜的橫截面，影響集膚效應的出現，進而避免諧波的出現，或者也可以提升發電機、電容器的容量，也可以達到降低諧波危害的目的，但是這種方式并不能將諧波徹底的消除，只能相對降低諧波出現的頻率，還會帶來大量電力投資，增加用戶的電力使用成本。如果必須利用這種方式抑制諧波，應該和非線性負載相結合，從而合理的為供電系統設計提供增容裕度。

3.3.2 更換變壓器

一些特殊變壓器的調換有助于更好的抑制諧波，比方說，Yn11變壓器使用方式可以成功阻隔3次及3乘n次諧波，切斷諧波注入電網的路徑。這種方法操作起來非常簡單，可以對一些典型諧波進行有效治理，但是這種方式需要很高的一次性投資，僅在一些特殊場合中應用，如果需要利用這種方式進行諧波治理，必須對非線性復雜情況進行充分考慮。

結束語

通過以上論述，可以得知：當前諧波已經對電力系統的順利運行產生了直接的影響，甚至威脅到電力系統的安全性能。因此，相關設計人員應當加大對諧波問題研究的力度，采取科學的手段處理諧波問題。在最近幾年里，隨著我國國民經濟水平的飛速發展下，綠色建筑的設計中產生諧波的現象引起了相關設計人員的高度重視，這種發展形勢下應當掌握諧波的危害，從而制定切實可行的方案來提高供電水平。

參考文獻

[1]許亨.淺談民用建筑電氣設計的節能措施[J].建材與裝飾.2016（38）.

[2]穆景光，韓瑾，邢國文.養老設施建筑電氣設計[J].建筑電氣.2016（11）.

[3]薛春雷.建筑電氣設計存在的問題及主要對策[J].住宅與房地產.2016（36）.