諧波治理措施在建筑電氣設計中的應用價值

■陸 偉 ■香港華藝設計顧問(深圳)有限公司南京分公司，江蘇 南京 210037

1 諧波問題的來源

諧波問題的出現主要來源于兩方面，一方面是電腦的系統、電視機、開關電源等導致配電系統電流電壓發生畸變，產生大量非線性負荷形成的諧波源。另一方面是電網本身具有一定的諧波含量，配電變壓器也產生諧波，配電系統從公用系統接受電力，從而接收到帶有諧波的電力。

2 諧波的危害

2.1 諧波的一般危害

元件在公共電網的供電下，會產生附加的諧波，使用時效率會大大下降，電力供給與輸出電力的效率也會有所下降。諧波超過一定范圍時，電流集中時，就會造成電路溫度升高，若不及時處理，則會因為溫度太高，引起大火。不僅造成使用效率低下，還威脅人身安全。

電氣設備保持正常狀態的運行過程中，諧波也會對其造成影響，會使機器運行后出現震動的現象，從而產生噪音，會影響附近居民和工作人員，也會使電纜使用壽命縮短，電容器過早的發生損壞和老化，變壓器也會產生局部溫度過高的現象，也會增加運行過程中的額外損耗，增加成本，造成額外損耗。

諧波會使國家公共電網發生問題，串聯諧振和并聯諧振都會使諧波的影響增大，加強了以上所述的危害，增大了成本，效率也收到一定的影響。

通信系統也會受到諧波的影響，會對通信引起干擾，影響正常通信，使得使用者正常接受消息時遭到干擾，通話過程中的質量下降，存在細微的干擾聲，嚴重時會致使重要的信息在通信過程中丟失，對正常工作造成部分干擾，引發了不必要的麻煩，影響人們的正常工作和生活。

2.2 諧波對于建筑電氣產生的危害

電路畸形會使電弧溫度過高，易引發自燃現象。電弧電流大，恢復迅速，會導致應該產生跳閘現象時沒有跳閘，從而造成火災，造成不必要的損失

諧波會造成電腦死機，其會在接觸電腦時產生電壓降，從而造成此結果。高次諧波會在中性線上匯合，不斷增加，而在金屬結構上，中性線可任意流動，不受控制，導致電腦使用出現問題，不斷閃爍，影響工作效率，并對人體造成不適。過量的諧波會引起會對測試設備也造成重大干擾，從而造成死機的后果，部分資料未經保存就會引發重大損失。

智能建筑系統復雜，設備多為微電子裝備，電纜雜亂且密集，自我防護能力差，大量諧波產生會造成通話質量都受到嚴重干擾。低電壓信號不斷增強，會提升比特錯誤的數量，致使使用出現問題，嚴重時會造成整個網絡的癱瘓。嚴重影響了工作效率，并對工作進度造成困擾。

感應電動機在此過程中也會受到一定影響，諧波會增多其額外損耗。會在運行過程中出現裂紋和磨損等損耗。在運行過程中也因熱量過高造成了高溫情況下的損耗，從而導致設備老化加快，使用壽命降低，生產成本增多。

電容器也會在原有的基礎上增大功率損耗，會導致運行中的絕緣質增加損耗，加快其老化速度。諧波引發串聯和并聯諧振時，會是電容器壓力過大，發生超載現象，從而影響使用。使用過程中會發生電壓不穩，壓力過大，而導致無法使用。

3 諧波治理的主要措施

3.1 采用無源濾波器對諧波問題進行治理

無源濾波器是采用串聯方式以此互相連接的電容器。該方法是一種傳統的方法從而對諧波進行遏制。無源濾波器電路比其他電網中的電低許多。但該方法存在也弊端，易造成過載，從而引發自燃與火災，并且，此時無源濾波器此時也不起作用，配件不斷進一步老化，會使無源濾波器的效率有所下降，達不到原來該有的效果。最值得注意的是，無源濾波器僅能對一種濾波成分進行修改。對不同的頻率，需要用到不同的濾波器。且無源濾波器進行濾波只能進行三次。

3.2 采用有源濾波器對諧波問題進行治理

有源濾波器是一個并聯裝置并且反應迅速的諧波電流源。對于非負荷的諧波電源進行自行檢查。控制指令從DSP 中產生，IGBT 受DSP控制，其中IGBT 為高速開關器件。輸出電抗器使得輸出的諧波電流平穩、緩和，電流與輸出的諧波大小相等。使得基波電流向負荷提供，從而達到對諧波進補償的作用。

根據配電系統各有差異，并且對于電力的符合的能力參差不齊，需具體問題具體分析，在不同地區設計不同所需的方案要求。為使其達到最好效果，應將有源濾波器安裝在距離諧波源距離近的地方，效果的好壞隨著距離諧波源的遠近來決定，越近則效果越好。通過此種辦法最有利于減小電流畸形和諧波電壓產生畸形的現象。非線性符合的負載場合時，應對二級配電進行補償，并且應對不同情況應有不同解決方案。有源濾波器的位置較為靈活，可根據需求進行調整，從而達到最好效果，實現最高效率。

3.3 采用混合型濾波器對諧波問題進行治理

混合型濾波器可以使之前介紹的有源濾波器和無緣濾波器混合進行使用，從而達到最高效率。單調諧濾波器的3、5、7、9 次的單數次數與高通濾波器的支路相結合組成無源濾波器。直流電容和濾波電感構成有源濾波器。直流電容提供穩定的直流電壓，供有源濾波器使用。濾波器會從中對于開關頻率進行調整。有源無源進行串聯。有源濾波器使用不能直接直接使諧波電流消失，并且只能產生的諧波電壓，補償電壓中只能產生這一種。從而致使功率的容量減小。功率容量小提升了其良好的經濟實用性，從而增強了其效率，并降低了系統的成本。

3.4 采用諧波保護器對諧波問題進行治理

治理諧波問題的成本最低是采用此行方法進行治理。諧波保護器從諧波對電路的各種危害著手進行解決。該措施的本質是磁場可對此波能量進行吸收從而增強其使用壽命，加強效率，降低成本。諧波保護器可吸收部分情況所帶來的干擾，其利用了超微晶合金材料，在發生源處將問題進行解決，減小干擾、噪音和部分損耗。諧波保護器是一種采用創新科技的特別電路，使用中需在電路中并聯，其本身并不消耗任何電量。通過諧波保護器的使用，有效解決了使用過程中成本的降低的問題。

4 結語

在現實生活中，實際工作過程中諧波經常性的會存在不同問題，也容易引發各種不同問題，從而導致損耗嚴重、性能下降、成本提高、安全性較差等現象。為保證其正常發展，計算機正常運作、通訊設備正常使用，采取混合濾波器是最有效的方法，通過有源濾波器和無緣濾波器的混合使用，解決發展中所存在的不同難題，解決諧波帶來的問題，從而使得工作效率加強，通訊設備正常使用，運行時效率提升，損耗減小，從而降低成本，達到經濟利益最大化，從而體現諧波治理措施在建筑電氣設計中的應用價值。綜上，混合濾波器是解決濾波問題的最有效措施。

［1］顧繼明.關于現代建筑電氣設計中電源諧波問題的探討［J］.建筑·建材·裝飾，2012(6):97-99，102.

［2］陳燕文.民用建筑電氣系統設計中諧波的危害和治理措施［J］.建筑工程技術與設計，2014(12):665-665，607.

［3］馬洪珍.淺談諧波治理措施在建筑電氣設計中的應用［J］.黑龍江科技信息，2011(33):287-287.

［4］趙康.諧波治理措施在建筑電氣設計中的應用探究［J］.黑龍江科技信息，2012(31):270-270.