1、民用建筑中的谐波治理措施【摘要】在民用建筑对各种自动化电器设备的不断运用中，会产生很多的谐波源，给民用的配电系统带来的严峻的挑战，谐波能够使中性线的电流过大，而引发各种事故。本文通过对民用建筑中的谐波问题进行分析，并且提出相应的治理措施，希望能够给相关人员提供技术参考。【关键词】民用建筑 谐波源 中性线谐波 治理措施 中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 谐波畸变的现象，在我国早已存在。但是我国对于谐波的治理和研究，大多都是集中在工业方面。对于低压的民用配电系统谐波的治理问题，没有得到足够的重视。近年来，随着智能化系统在我国普遍应用，民用建筑的谐波治理，也逐渐受到关注
2、。民用智能建筑中的谐波主要来源包括两个方面，一是各种非线性负荷，使用时所形成的谐波源，如电脑系统、开关电源等。这些非线性负荷的电压、电流等，由于畸变而产生了大量谐波，给民用建筑中的低压配电系统，带来了不小的挑战。随时可能引发各种事故。二是公用电网本身就含有一定的谐波，传输到各个配电系统。 各类谐波的存在，随时都在干扰着电气设备的正常运行。如果谐波严重的情况下，可能都会导致电路系统瘫痪，造成设备被损坏等严重的情况。甚至有的还会危及到人类的健康。因此，本文主要从谐波的危害入手，分析其危害表现在哪些方面，然后提出各种针对的治理措施，希望能够给相关人员提供参考依据。 二、谐波在民用建筑中的危害 1、容
3、易让电气设备屏闪或死机：由于很多电气设备的接地电流，与真实地之间会形成电压降，这样容易让电脑等设备出现死机的情况；高次谐波由于会在中线线上叠加，使得这些中性性线上的电流产生不受控制的磁场。 从而引发电脑或者闪光频繁闪动的情况，过度的频闪现象会给人的身体带来不舒服的感觉，而严重的谐波畸变，能够引起在一个正弦周波内的额外过零点，从而影响测试设备，干扰到程序控制装置控制的同步性，造成某些控制装置死机，会使得这些控制设备无法正常启动，甚至瘫痪。 2、影响智能化系统正常运行：由于现代民用建筑中，安装有很多的智能化设备，微电子系统等，其对于谐波的防护能力弱，因此高次谐波很容易让这些智能化设备出现错误代码，
4、或者是通信设施产生噪音，极大地影响网络运行或者是通话质量等智能化系统的正常运行。而随着低电压在 IT 电器中运用增加，严重的比特错误率，很可能会造成整个网络系统的直接瘫痪。 3、加大电器的功率损耗：谐波的电压作用，容易加快民用建筑中电器绝缘介质的提前老化，甚至是叠加至大量的谐波还可能导致电器与其他电器元件产生串联或者并联谐振，从而造成电器的超载，导致电器损坏的现象。与该电器连接的线路回路设备，都有可能产生共振而出现损坏的现象。 4、会降低断路器的遮断能力：配电回路的谐波，能够降低断路器的遮断能力，因为这种畸变电流超过零点时，电弧电流的变化要远大于工频正弦电流。使电弧电压恢复速度快，容易产生重燃
5、、误跳闸或者该跳闸时因为出错而不跳的现象。电磁断路器如果无法遮断它分段范围内的畸变电流的百分之五十，那么就可能使得断路器因为承压太大，而造成损坏现象。 5、导致设备提前老化：由于电气设备中的电机的速度是固定的，而高次谐波会让扭矩脉动在电动机的轴承和联轴器间产生磨损或裂纹。谐波中储存的能量，额外地变成热量散发，导致设备因为热量过大无法正确起到散热作用，从而加大设备的老化现象。 6、导致导线电阻变大：由于谐波电流频率的明显增高，很容易引发电力电缆或电线的“集肤效应” ，从而导致电力电缆或者电线阻抗加大，发热增加，不仅使得线路绝缘提前老化，而且会使线路损耗率增加。这样的情况，很容易使民用建筑发生接地
6、短路现象，从而造成潜在的火灾事故隐患。随着计算机和各种大量电气设备在民用建筑中的使用，中性线电流有可能会叠加到相线电流的两倍以上，导致中性线因为热量过大，从而导致线路烧毁，形成火灾隐患。 三、民用建筑谐波治理措施 1、使用无源滤波器：如果对于谐波成份较小的民用建筑，可以使用比较传统的无源滤波器来抑制谐波。它的原理是通过一组串联方式把电抗器和电容器相连。此电路的阻抗在某个频率下，设计成比其他电路要低很多。这样的装置的缺点比较明显，比较容易被过载，然后在过载时容易被烧损。再加上配件的逐渐老化，或者电路负载情况增大，会改变这种谐波的谐振频率。使得这种无源滤波器滤波效果明显降低。而无源滤波器由于只能过
7、滤一种谐波，不同频率的谐波，则需要不同的无源滤波器。而且，有的滤波器只能过滤三次谐波。所以使用条件受到限制。 2、使用有源滤波器：因为有源滤波器的性质是并联型的，而且是一个容易受控制的，反应非常快速的过滤谐波装置。它是与非线性负荷通过并联的方式连接在一起。有源滤波器会对该并联线路内所有的非线性负荷产生的谐波，进行自动地检测。然后 DSP 就会发出控制信号，对IGBT 调整开关器件进行控制，通过输出与电器产生同等电流大小的谐波，与谐波相位的相反方向发出，从而起到谐波补偿，达到一个相对平衡。避免谐波对电元件造成损害。有源滤波器系统只能向非线性负荷提供基波电流。 所以，在安装有源滤波器时，其位置一定
8、要根据民用建筑配电系统和负荷的产生源，设置合理的安装位置。一般情况，离谐波源越近的位置，有源滤波器产生的滤波效果就越完美。这也是民用建筑减小谐波或电压畸变的最佳方案。对于一些非性负荷超载现象严重的现象，可以采用变压器补偿再结合有源滤波器混合使用，由于其安装灵活。可能会起到更好的滤波效果。 3、有源和无源混合使用：考虑到经济因素，为了更好地降低系统运行的成本。可以采用有源和无源滤波器混合使用的方法。线路中，无源是指单调谐滤波器和高能滤波器形成。而有源是由直流电容、滤波电感和八个 IGBT 组成。直流电容的主要功能是为有源提供一个相对稳定的直流电压。而滤波电感，则可以减小有源滤波器因高频开关频率产
9、生的谐波。将这两种滤波器串联连接后并入电网，就可以因为有源滤波器不需要直接对谐波电流消除，串联后产生的补偿电压也只含有有谐波电压，功率容量小，因此具有很好的经济性。 4、使用谐波保护器：也就是磁性的方法治理谐波，这种方法不仅比有源滤波器成本方面，更加地低廉。而且它是一种，从谐波对电路系统能够带来某种损坏的本质问题上，去治理谐波的问题。也就是我们所说的磁场吸收谐波能量的治理方法。这种治理方法，比其他治理谐波的方法更加地可靠，而且具有更加长的使用寿命。如谐波保护器，就是类似的产品，它的构成是采用超微晶合金材料与科技创新发明出来的特别电路。 根据谐波的产生特点，利用这一特性吸收各种频率，不同能量形成
10、的谐波产生的干扰，将谐波在源头就被消除掉，这种设备能够自动地消除各类的电子设备产生的各类谐波、噪声、电涌、脉冲等等各类的干扰。而且谐波保护器可以并联在电路中使用，由于其本身并不需要耗费额外的电源，所以，对于治理谐波功率和节能最佳的选择来说，谐波保护器无疑是最优的治理谐波的方案。 四、结论 上述论证中可知，在很多的民用建筑中，由于人们使用的电子设备程度、数量等的不同，使得谐波的产生更加地具有各种随机性和多发性，导致民用建筑中的各类智能电子设备工作性能下降，产生各种干扰或者损坏现象。因此为了更好地在民用建筑中，有效地防范谐波的产生，让智能设备可以在这里更加正常、高效地运行，必须采用有效的谐波治理方法，防范各种谐波可能带来的各种电器损坏或安全隐患，让智能电子设备能够更加良好地在民用建筑中使用，增加电子设备在民用建筑中的使用效率和使用寿命。 参考文献： 1 庄庆. 民用建筑电气中谐波治理问题探讨与分析J ， 中华民居 2011 年 07 期 2 张晖. 民用建筑电气中谐波治理问题探讨J 中国科技博览2013 年第 7 期 3 胡毅. 民用建筑谐波治理方案简析J 建筑电气2012 年 06期 4 李惠成 民用建筑及市政工程设施的谐波治理措施J 现代建筑电气2012 年第 S1 期
