建筑電氣設(shè)計中諧波問題的影響及解決措施

李嵐

摘 要：現(xiàn)代社會智能化普及，促進(jìn)了電氣行業(yè)的不斷發(fā)展。電氣設(shè)計在現(xiàn)代建筑的應(yīng)用也越來越廣泛，智能家居應(yīng)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(chǎn)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(dāng)今社會的一大熱門難題，隨著諧波治理問題關(guān)注度的提高，對于諧波的治理也取得了很大進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：建筑；諧波影響；電氣設(shè)計

諧波對于建筑電氣系統(tǒng)中的運行設(shè)備來說，其諧波電流產(chǎn)生的強(qiáng)磁場會嚴(yán)重的干擾到一些電氣設(shè)備的正常運行，比如說對建筑系統(tǒng)內(nèi)的通訊設(shè)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(shè)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(tài)下呈現(xiàn)正弦波。由于建筑中存在大量的非線性負(fù)載，例如大功率整流器、變頻器、照明設(shè)備等，這些設(shè)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(chǎn)生諧波。在電氣設(shè)計中的一些裝置均能產(chǎn)生諧波，這些諧波是電力系統(tǒng)中的一種能量污染，導(dǎo)致電力設(shè)備故障、電子信號不穩(wěn)定、通訊設(shè)備受干擾等一系列問題。因此，在建筑電氣設(shè)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(shè)計造成的影響

（一）增加設(shè)備的諧波損耗。諧波干擾會對設(shè)備造成極大損耗。電流流過電路，周圍會產(chǎn)生磁場，當(dāng)電流流經(jīng)電壓器線圈時，線圈中的電流分布不均，會產(chǎn)生集膚效應(yīng)。電路中的電流發(fā)生改變，會增大導(dǎo)體的阻抗，對設(shè)備造成損耗。電路設(shè)備容易出現(xiàn)過熱問題，這也增加了設(shè)備的熱損耗。另外，隨著供電技術(shù)的進(jìn)步，供電網(wǎng)絡(luò)也在不斷進(jìn)行技術(shù)更新，網(wǎng)絡(luò)中的一些元件設(shè)備的增加也會增加諧波的產(chǎn)生，這些諧波會對電力系統(tǒng)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(chǎn)生，也容易導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障甚至癱瘓。

（二）影響電氣設(shè)備的正常運行。諧波的存在也會影響到建筑內(nèi)電子元件的正常運行。一方面，諧波電流會產(chǎn)生一定強(qiáng)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(dǎo)致設(shè)備失靈；另一方面，產(chǎn)生的一些高次諧波會對變壓器等大型設(shè)備造成干擾，容易導(dǎo)致變壓器外殼、外層硅鋼片、內(nèi)部零件等發(fā)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(shè)備的精確度，使得建筑內(nèi)的電力轉(zhuǎn)變質(zhì)量降低。

（三）干擾通訊系統(tǒng)的正常使用。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，通訊技術(shù)也越來越發(fā)達(dá)，但是諧波對通訊系統(tǒng)的干擾，也引起了人們的極大關(guān)注。研究表明，諧波會對鄰近通信線路產(chǎn)生諧波電壓的靜電干擾和諧波電流的電磁干擾，導(dǎo)致信號無法及時傳達(dá)。在日常生活中，常常會出現(xiàn)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(yán)重的干擾，會導(dǎo)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(shè)計中諧波的解決措施

（一）增加濾波保護(hù)。信號可以看做是無數(shù)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(jù)實際情況采取不同的濾波方式，以便能夠達(dá)到更好的濾波效果。現(xiàn)代濾波器通常采用模擬電子電路對模擬信號進(jìn)行濾波，根據(jù)信號的頻率不同分為高通濾波器和低通濾波器，根據(jù)實際需求設(shè)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(yīng)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(jìn)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(chǎn)生是一個很有效的方法。電壓或者電流的不穩(wěn)定性很容易造成諧波，在一些電氣開關(guān)的應(yīng)用上，諧波現(xiàn)象很明顯。瞬間的電壓變化就會產(chǎn)生一定的諧波，在電路中加入鎮(zhèn)流器，保持電壓與電流的穩(wěn)定性，能夠很好的抑制諧波源；另外，在電路的設(shè)計過程中加入LC濾波電路，利用電感與電容的電流特性達(dá)到濾波效果，從而減少諧波的產(chǎn)生。

（三）改善供電方式。一方面，保持穩(wěn)定的電壓供電，保持三相電流的平衡，減小電流電壓的不穩(wěn)定變化導(dǎo)致諧波的產(chǎn)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(yīng)的出現(xiàn)，從而進(jìn)一步抑制諧波的產(chǎn)生；第三方面，提升發(fā)電機(jī)、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(chǎn)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(fù)載相結(jié)合，從而合理的為供電系統(tǒng)設(shè)計提供增容裕度。

四、結(jié)語

建筑工程不斷發(fā)展的同時也會伴隨問題的出現(xiàn)，在電氣設(shè)計中，產(chǎn)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(xiàn)實生活。對于建筑的電氣設(shè)計，要做到健康安全，不僅要注意現(xiàn)實環(huán)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(shè)計向前發(fā)展的同時注意協(xié)調(diào)對周圍環(huán)境的影響，保障電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行，減少諧波對建筑以及人們生活的影響，統(tǒng)籌兼顧，營造一個綠色、健康的和諧環(huán)境，為建筑電氣設(shè)計提供良好的發(fā)展環(huán)境。

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