談諧波對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)的影響及對(duì)策分析

劉慧達(dá)

摘 要：相關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑物中的電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，往往沒(méi)有對(duì)諧波引起必要的重視，在這種發(fā)展形勢(shì)下會(huì)存在諸多安全隱患，對(duì)供配電系統(tǒng)的順利運(yùn)作帶來(lái)直接的影響，與此同時(shí)也在某種程度上對(duì)人們的生活質(zhì)量帶來(lái)不便。對(duì)此，本文主要對(duì)諧波是否對(duì)電氣設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：諧波；建筑電氣設(shè)計(jì)；影響；對(duì)策]

在最近幾年里，智能建筑的日益發(fā)展，諧波產(chǎn)生的污染程度不但對(duì)電能水平帶來(lái)不利影響，而且還對(duì)設(shè)備的順利運(yùn)作帶來(lái)危害。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)經(jīng)濟(jì)、安全的電氣配電體系是必要的。目前，在諧波產(chǎn)生作用的情況下，諸多相關(guān)設(shè)計(jì)人員所選擇的方案都是不規(guī)范的?；诖耍疚闹饕驹陔姎庠O(shè)計(jì)的立場(chǎng)出發(fā)，對(duì)諧波產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，筆者依據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)提出合理化建議，提供給相關(guān)人士，供以借鑒。

1 諧波來(lái)源

電力系統(tǒng)在運(yùn)作的時(shí)候，倘若周期性所產(chǎn)生的電量已經(jīng)大于基本頻率的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，那么就會(huì)出現(xiàn)離正弦波的情況，這種情況就是諧波現(xiàn)象，當(dāng)正弦波處于正常的狀態(tài)下，站在理論的立場(chǎng)上看電流以及電壓都保持在健康的情況下，倘若發(fā)生了諧波現(xiàn)象，那么電力體系就會(huì)受到相應(yīng)的傷害，從而使電力系統(tǒng)存在安全隱患。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)掌握諧波問(wèn)題，制定出切實(shí)可行的方案，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防諧波的目的。

從具體成因來(lái)看，諧波來(lái)源主要有兩方面：①公用電網(wǎng)系統(tǒng)自帶一定量諧波，電網(wǎng)中配電變壓器也是諧波源，產(chǎn)生的諧波將會(huì)通過(guò)電網(wǎng)傳輸給配電系統(tǒng)；②在電力系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、可控開(kāi)關(guān)電源等相關(guān)設(shè)備，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，這些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生很多非線性負(fù)荷，這時(shí)系統(tǒng)電流、電壓將會(huì)面臨畸變的危險(xiǎn)，進(jìn)而形成諧波的源頭。

2 諧波對(duì)建筑電氣設(shè)備的影響

2.1 諧波對(duì)變壓器的影響

不管所帶上級(jí)電網(wǎng)為諧波源還是負(fù)載為諧波源，變壓器諧波電流都會(huì)增加，進(jìn)而使原邊或副邊電壓質(zhì)量發(fā)生變化，使得諧波電壓畸變率增加，使用電設(shè)備受到損壞。如果諧波躥到高壓側(cè)，這時(shí)會(huì)對(duì)高壓電網(wǎng)造成污染，甚至對(duì)供電質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。

2.2 諧波對(duì)導(dǎo)線的影響

在電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，諧波的產(chǎn)生將會(huì)增加線路損耗，進(jìn)而出現(xiàn)相線過(guò)載的問(wèn)題。在三相四線制、三相五線制兩種配電系統(tǒng)中，諧波對(duì)中性線的影響非常嚴(yán)重，拿一般民用住宅來(lái)說(shuō)，因?yàn)橐郧凹矣秒娖鞣蔷€性負(fù)載數(shù)量少，諧波造成的影響通常忽略計(jì)，這是要是因?yàn)橹行跃€通過(guò)的電流比較小，但是隨著電氣設(shè)備的快速更新，非線性負(fù)載越來(lái)越多，因此電氣回路中諧波電流快、T型等效電路速增長(zhǎng)。很多建筑都發(fā)生了電氣火災(zāi)事故，其主要原因就是非線性設(shè)備越來(lái)越多的進(jìn)入到家庭用戶中，造成導(dǎo)線絕緣劣化。

2.3 諧波對(duì)電容器的影響

當(dāng)諧波出現(xiàn)的情況下，電容器就會(huì)發(fā)生過(guò)多的消耗，并且也減少了該容器的使用時(shí)間，隨著諧波電流的慢慢的增強(qiáng)，這個(gè)時(shí)候電容器以及有關(guān)系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)諧振反應(yīng)，從而致使電容器的運(yùn)行方式都處于超載的狀態(tài)。對(duì)于這種現(xiàn)象，與電容器有關(guān)的一些設(shè)備都會(huì)在某種程度上受到不利影響，從而產(chǎn)生破壞的情況。

3 建筑電氣設(shè)計(jì)中諧波的治理對(duì)策

為了解決電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題，電氣設(shè)計(jì)人員可以充分借助提高供電量以及改變變壓器等相關(guān)方式，以減少系統(tǒng)中諧波出現(xiàn)的頻率，或者也可以利用濾波器針對(duì)系統(tǒng)諧波展開(kāi)過(guò)濾檢測(cè)，此外，還可以充分借助諧波保護(hù)器，來(lái)降低諧波對(duì)系統(tǒng)造成的危害，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)諧波進(jìn)行有效治理的目的。

3.1 電力系統(tǒng)的濾波保護(hù)

當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)諧波的情況下，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以應(yīng)用濾波器對(duì)諧波所產(chǎn)生的影響進(jìn)行防護(hù)，確保線路以及相關(guān)設(shè)備即使在諧波的條件下也能夠正常運(yùn)行，采取諧波保護(hù)期較好的處理諧波影響，將諧波危害體系的基本情況當(dāng)作主要研究?jī)?nèi)容，科學(xué)的選擇磁場(chǎng)形式，將諧波的能力不斷吸收掉，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防諧波的效果。而HPD諧波保護(hù)器中所使用的材料主要是超微晶，相關(guān)人員通過(guò)利用高科技特殊電路當(dāng)作主要結(jié)構(gòu)的形勢(shì)，對(duì)不同種類的諧波充分得到吸收，在發(fā)生的時(shí)候就將高次諧波等諧波進(jìn)行消除掉，從而有效減少設(shè)備以及線路出現(xiàn)損壞的情況。

3.2 濾波器檢測(cè)過(guò)濾諧波

3.2.1 有源濾波器

該濾波器有著較快的反應(yīng)速度，并且在和非線性負(fù)荷處于并聯(lián)的狀態(tài)下，能夠?qū)ο到y(tǒng)中因?yàn)榉蔷€性負(fù)荷所引起的諧波做好詳細(xì)的檢測(cè)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)諧波過(guò)濾的目的。相關(guān)人員在利用對(duì)源濾波器對(duì)諧波進(jìn)行處理的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)科學(xué)的選擇相關(guān)地點(diǎn)，并對(duì)諧波源引起必要的重視，推動(dòng)諧波效果的不斷提高，進(jìn)而起到諧波畸變的作用。

3.2.2 無(wú)源濾波器

這種濾波器和相應(yīng)的有源濾波器進(jìn)行比較，在對(duì)諧波進(jìn)行治理的時(shí)候和相應(yīng)電容器保持串聯(lián)的狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)一些諧波做好詳細(xì)的檢查。倘若需要對(duì)系統(tǒng)中存在的各種諧波進(jìn)行過(guò)濾，那么就應(yīng)當(dāng)采取合理的應(yīng)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(yīng)的電容中獲得相應(yīng)的直流電壓，接著濾波電感逐漸會(huì)降低諧波，最終達(dá)到和相應(yīng)濾波器一起預(yù)防諧波的目的。該濾波器主要有著較強(qiáng)的用電性，與此同時(shí)也由于諧波污染標(biāo)準(zhǔn)滿足相關(guān)規(guī)定，使用該種類的濾波器能夠提高預(yù)防效率，從而發(fā)揮出重要的作用。

3.3 減少諧波的出現(xiàn)

3.3.1 提高供電量

可以利用加大供電量的方式對(duì)諧波的出現(xiàn)進(jìn)行抑制，設(shè)計(jì)人員可以加大電纜的橫截面，影響集膚效應(yīng)的出現(xiàn)，進(jìn)而避免諧波的出現(xiàn)，或者也可以提升發(fā)電機(jī)、電容器的容量，也可以達(dá)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(duì)降低諧波出現(xiàn)的頻率，還會(huì)帶來(lái)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(yīng)該和非線性負(fù)載相結(jié)合，從而合理的為供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供增容裕度。

3.3.2 更換變壓器

一些特殊變壓器的調(diào)換有助于更好的抑制諧波，比方說(shuō)，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(wǎng)的路徑。這種方法操作起來(lái)非常簡(jiǎn)單，可以對(duì)一些典型諧波進(jìn)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(chǎng)合中應(yīng)用，如果需要利用這種方式進(jìn)行諧波治理，必須對(duì)非線性復(fù)雜情況進(jìn)行充分考慮。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上論述，可以得知：當(dāng)前諧波已經(jīng)對(duì)電力系統(tǒng)的順利運(yùn)行產(chǎn)生了直接的影響，甚至威脅到電力系統(tǒng)的安全性能。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)加大對(duì)諧波問(wèn)題研究的力度，采取科學(xué)的手段處理諧波問(wèn)題。在最近幾年里，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展下，綠色建筑的設(shè)計(jì)中產(chǎn)生諧波的現(xiàn)象引起了相關(guān)設(shè)計(jì)人員的高度重視，這種發(fā)展形勢(shì)下應(yīng)當(dāng)掌握諧波的危害，從而制定切實(shí)可行的方案來(lái)提高供電水平。

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