探讨智能建筑电气设计中谐波治理措施

乔东晓

摘 要：半导体非线性的元件中电力电子的装置谐波源，旋转机电和变压器所属于的铁磁非线性的设备以及电弧等的谐波源都是造成智能建筑中存在的谐波的原因。随着我国飞速发展的智能建筑，逐渐的增加了各种电子类电器中的负荷比重，以致加重了电网谐波被污染的程度，导致电能的质量在变压器、弱电系统、无功补偿、电容器、电缆等多个方面被降低。因此，科学合理的管理智能建筑的电气设计中的谐波是非常重要的。文章将围绕智能建筑电气的设计中谐波的治理措施方面进行阐述。

关键词：智能建筑；电气设计；谐波；治理措施

中图分类号： TM71 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-147-2

0 引言

伴随着信息化时代的到来，我们生活、工作的环境都受到了信息化的影响，随之出现了智能型的建筑，进一步的将人们的生活质量提高，而在智能建筑的电气设计中存在着谐波，将降低了电能的质量，究竟应当如何进行谐波的治理工作，才能够进行电能的保护，这正是本文探讨的重点。

1 关于谐波在智能建筑中的特性分析

1.1 对称性在智能建筑的谐波中存在

①谐波在智能建筑中具有奇对称性，即余弦项不存在于展开是傅里叶级数的情况下，-F（T）=F（-T）。

②偶对称性存在于智能建筑的谐波中，即傅里叶级数被展开时不存在正弦项的情况，F（T）=F（-T）。

③半波对称的特性当谐波处于智能建筑的情况下被具有，即直流分量不存在，并且抵消了偶次谐波。

1.2 独立性存在于智能建筑的谐波中

独立性的响应当谐波的不同类型在平衡电力系统中的线性网络里，单个谐波之间相加的总和即相当于总的响应，因此，可以独立的进行各次谐波的分析和治理。

1.3 相序性出现在智能建筑的谐波特性中

当属于正序的谐波时，规律应当是基波过了是四次，四次过了是七次，再以此类推；当谐波处于负序时，顺序应当是二次过了是五次，五次过了是八次等以此类推，其中零序包含了所有三的倍数。另外，如果谐波出现在系统中，那么这个系统是否是平衡的，都会存在负序和零序的电流。

2 关于治理智能建筑中电气设计的谐波措施

2.1 电线电缆、变压器和配电设备的合理选择

2.1.1 配电设备的合适选择

为了尽可能的将开关设备被谐波引发的误动作的机率减少，需要有一定的原则遵循当选择低压配电设备时：要适当降容使用接触器和热继电器；适当降容使用电子型的配电断路器和热磁型；对于严重谐波的配电回路则选择的配电设备需要放大一级。

2.1.2 合适的变压器容量和型号的选择

在配电变压器选择时，应该选择具有Dynll连接组别的，因为该变压器能够对三的倍数的次谐波进行有效的抑制；在进行变压器的容量确定时，需要考虑到引起变压器发热的谐波畸变，以便能够控制在百分之七十到百分之八十的变压器的负荷率。

2.1.3 电线电缆的合适选择

电线电缆会受到谐波传输过程的影响而发热，因此，需要考虑谐波对电线电缆截面的影响。在系统三相四线制中，需要考虑引起电线电缆发热的谐波电流中的集肤效应，以及在中性线上叠加的谐波电流，需要留有裕量当进行中性线截面的选择时。如果有源滤波器设置在配电系统中，那么就没有必要增大相应的回路中性线的截面；如果无源滤波器在弱配电的系统中被设置，那么中性线的截面可以和相线等截面；在不平衡三相系统中，相线截面应该大于或等于中性线截面；在平衡三相的系统中，当大于百分之十的三次谐波电流出现时，相线截面应当等于或小于中性线截面。

2.2 合理的选择滤波方案

2.2.1 关于变压器额定的容量Sn<2000KVA的滤波方案

在大多数的情况下，智能高层建筑中的Gn应当大于零点五的Sn，在谐波的治理过程中需要采用有源滤波器与无源滤波器相结合的方法，其中可以采用到针对三次的谐波调谐频率为一百三十一和一百四十七赫兹的无源滤波器，电抗器的电抗系数为百分之一十二点五和百分之一十五，对于无法进行高层次滤除的无源滤波器的补救方案是使用有源滤波器进行设置，以便在国际标准的范围中控制谐波畸变率。

2.2.2 关于有源滤波器选型的方案

（APF）有源滤波器有专门的电源供电系统，通过对与谐波电流的幅值相位相反、相等的电流电网的注入，呈现出为零的总谐波电流，以便将补偿谐波的电流目的实时达到。如果大量的单相用电设备（如：空调、计算机、荧光灯等）在智能建筑中出现，就需要使用三相四线制的有源滤波器。在选择有源滤波器的容量时，需要根据叠加的谐波电流得到，这是通过安装位置的多个非线性的负载所产生的，需要根据现场谐波测得的数据得出每一个谐波源所产生谐波电流的大小。如果无法对不同谐波源之间的各次谐波相位角进行确定，当计算总谐波电流在某次谐波的大小时就需要使用到专门的公式。

2.3 关于其他方案设计

①在进行智能建筑的电气设计时，为了有效的抑制电子设备受到谐波的干扰，可以有几个方法采取，如：进行滤波装置的安装在受到谐波严重影响的电子设备中，尽可能消除或抑制谐波；进行专用配电回路的设计为严重受到谐波影响的电子设备，避免引入沿线路时受到谐波的干扰；让电子设备远离那些受谐波影响严重的电路或屏蔽措施的采取，避免受到空间电磁的干扰。

②信息技术设备大量的安装在智能建筑中，应使用TN-S的接地供配电系统。需要进行局部等电位的连接和总等电位的连接，电位联结的网络做好在每层都有设置。应该保证相互之间的联通对于不同层的等电位。

3 总结

在分析智能建筑的相序性、对称性和独立性的基础上，进行了治理智能建筑中电气谐波的措施分析，滤波的方案需要合理的选择，电线电缆、变压器、配电设备等的选择要合理，便于保证设备受到谐波的影响大。

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