建筑電氣設計中諧波問題的影響及解決措施

李嵐

摘 要：現代社會智能化普及，促進了電氣行業的不斷發展。電氣設計在現代建筑的應用也越來越廣泛，智能家居應運而生。但是隨著智能化生活方式的普及，也增加了電子元件的使用量。家用電器的方便智能雖然改善了人們的生活，但隨之產生的諧波也給人們的日常生活造成了不容忽視的影響。目前，諧波的分析與治理成為當今社會的一大熱門難題，隨著諧波治理問題關注度的提高，對于諧波的治理也取得了很大進步。

關鍵詞：建筑；諧波影響；電氣設計

諧波對于建筑電氣系統中的運行設備來說，其諧波電流產生的強磁場會嚴重的干擾到一些電氣設備的正常運行，比如說對建筑系統內的通訊設備來講，諧波會干擾通訊信號的正常傳輸，給人們的正常生活帶來很大的困擾。

一、建筑電氣設計中的諧波來源

正常情況下，電流與電壓成一定比例在無干擾的狀態下呈現正弦波。由于建筑中存在大量的非線性負載，例如大功率整流器、變頻器、照明設備等，這些設備的電流與電壓不成比例，因此會干擾正常的電流與電壓的輸出，從而產生諧波。在電氣設計中的一些裝置均能產生諧波，這些諧波是電力系統中的一種能量污染，導致電力設備故障、電子信號不穩定、通訊設備受干擾等一系列問題。因此，在建筑電氣設計中，對諧波問題的處理具有重大意義。

二、諧波對建筑電氣設計造成的影響

（一）增加設備的諧波損耗。諧波干擾會對設備造成極大損耗。電流流過電路，周圍會產生磁場，當電流流經電壓器線圈時，線圈中的電流分布不均，會產生集膚效應。電路中的電流發生改變，會增大導體的阻抗，對設備造成損耗。電路設備容易出現過熱問題，這也增加了設備的熱損耗。另外，隨著供電技術的進步，供電網絡也在不斷進行技術更新，網絡中的一些元件設備的增加也會增加諧波的產生，這些諧波會對電力系統造成影響，造成一定程度的電力消耗。如果不能有效減少這些諧波的產生，也容易導致電力系統故障甚至癱瘓。

（二）影響電氣設備的正常運行。諧波的存在也會影響到建筑內電子元件的正常運行。一方面，諧波電流會產生一定強度的磁場，對于一些小而精密的儀器，對外界的干擾比較較敏感，這樣的磁場很容易使精密元件很容易受到干擾，導致設備失靈；另一方面，產生的一些高次諧波會對變壓器等大型設備造成干擾，容易導致變壓器外殼、外層硅鋼片、內部零件等發熱，如果散熱效果不好就會對變壓器的正常運作造成影響，從而影響設備的精確度，使得建筑內的電力轉變質量降低。

（三）干擾通訊系統的正常使用。隨著現代技術的發展，通訊技術也越來越發達，但是諧波對通訊系統的干擾，也引起了人們的極大關注。研究表明，諧波會對鄰近通信線路產生諧波電壓的靜電干擾和諧波電流的電磁干擾，導致信號無法及時傳達。在日常生活中，常常會出現通話過程中雜音比較重，電視畫面不清晰、電燈忽明忽暗等問題，這也是諧波造成的影響。在一些通訊單位，如果收到比較嚴重的干擾，會導致文件資料丟失，造成工作之間無法正常銜接。

三、建筑電氣設計中諧波的解決措施

（一）增加濾波保護。信號可以看做是無數個正弦波疊加而成，濾波就是將特定波段的頻率濾除，是抑制干擾的一種重要措施。對于諧波的治理也要根據實際情況采取不同的濾波方式，以便能夠達到更好的濾波效果。現代濾波器通常采用模擬電子電路對模擬信號進行濾波，根據信號的頻率不同分為高通濾波器和低通濾波器，根據實際需求設定濾波的頻段。

另外，有源濾波也是一種有效的濾波方式。這種濾波器是采取相反相位抵消的方式來消除諧波，也是比較常用的一種方法。它是利用諧波采樣裝置收集需要消除的諧波頻率，采集相應的電流與電壓值，制造出電壓值與電流值一樣，相位相反的的波頻，兩者就可以相互抵消進而消除諧波影響。

（二）減少諧波源。對于諧波的治理從源頭抑制諧波的產生是一個很有效的方法。電壓或者電流的不穩定性很容易造成諧波，在一些電氣開關的應用上，諧波現象很明顯。瞬間的電壓變化就會產生一定的諧波，在電路中加入鎮流器，保持電壓與電流的穩定性，能夠很好的抑制諧波源；另外，在電路的設計過程中加入LC濾波電路，利用電感與電容的電流特性達到濾波效果，從而減少諧波的產生。

（三）改善供電方式。一方面，保持穩定的電壓供電，保持三相電流的平衡，減小電流電壓的不穩定變化導致諧波的產生；另一方面，可以加大變壓器線圈的橫截面積，減少集膚效應的出現，從而進一步抑制諧波的產生；第三方面，提升發電機、電容器的容量，增加電荷儲備量的同時加大供電量，從而減少諧波的產生。但是這種方式也會增加電力的投資成本，可以與非線性負載相結合，從而合理的為供電系統設計提供增容裕度。

四、結語

建筑工程不斷發展的同時也會伴隨問題的出現，在電氣設計中，產生的諧波問題屬于一種能量污染物，它無形卻真實影響著我們的現實生活。對于建筑的電氣設計，要做到健康安全，不僅要注意現實環境的安全，更要采取合理的解決措施排除諧波問題的干擾。在建筑電氣設計向前發展的同時注意協調對周圍環境的影響，保障電氣設備的穩定運行，減少諧波對建筑以及人們生活的影響，統籌兼顧，營造一個綠色、健康的和諧環境，為建筑電氣設計提供良好的發展環境。

參考文獻：

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