谈谐波对建筑电气设计的影响及对策分析

刘慧达

摘 要：相关设计人员在对建筑物中的电气进行设计的过程中，往往没有对谐波引起必要的重视，在这种发展形势下会存在诸多安全隐患，对供配电系统的顺利运作带来直接的影响，与此同时也在某种程度上对人们的生活质量带来不便。对此，本文主要对谐波是否对电气设计产生影响进行分析。

关键词：谐波；建筑电气设计；影响；对策]

在最近几年里，智能建筑的日益发展，谐波产生的污染程度不但对电能水平带来不利影响，而且还对设备的顺利运作带来危害。因此，设计一个经济、安全的电气配电体系是必要的。目前，在谐波产生作用的情况下，诸多相关设计人员所选择的方案都是不规范的。基于此，本文主要站在电气设计的立场出发，对谐波产生的影响进行分析，笔者依据多年经验提出合理化建议，提供给相关人士，供以借鉴。

1 谐波来源

电力系统在运作的时候，倘若周期性所产生的电量已经大于基本频率的标准时，那么就会出现离正弦波的情况，这种情况就是谐波现象，当正弦波处于正常的状态下，站在理论的立场上看电流以及电压都保持在健康的情况下，倘若发生了谐波现象，那么电力体系就会受到相应的伤害，从而使电力系统存在安全隐患。因此，相关设计人员应当掌握谐波问题，制定出切实可行的方案，从而实现预防谐波的目的。

从具体成因来看，谐波来源主要有两方面：①公用电网系统自带一定量谐波，电网中配电变压器也是谐波源，产生的谐波将会通过电网传输给配电系统；②在电力系统中，计算机系统、可控开关电源等相关设备，在系统运行过程中，这些设备会产生很多非线性负荷，这时系统电流、电压将会面临畸变的危险，进而形成谐波的源头。

2 谐波对建筑电气设备的影响

2.1 谐波对变压器的影响

不管所带上级电网为谐波源还是负载为谐波源，变压器谐波电流都会增加，进而使原边或副边电压质量发生变化，使得谐波电压畸变率增加，使用电设备受到损坏。如果谐波蹿到高压侧，这时会对高压电网造成污染，甚至对供电质量造成严重影响。

2.2 谐波对导线的影响

在电气设计过程中，谐波的产生将会增加线路损耗，进而出现相线过载的问题。在三相四线制、三相五线制两种配电系统中，谐波对中性线的影响非常严重，拿一般民用住宅来说，因为以前家用电器非线性负载数量少，谐波造成的影响通常忽略计，这是要是因为中性线通过的电流比较小，但是随着电气设备的快速更新，非线性负载越来越多，因此电气回路中谐波电流快、T型等效电路速增长。很多建筑都发生了电气火灾事故，其主要原因就是非线性设备越来越多的进入到家庭用户中，造成导线绝缘劣化。

2.3 谐波对电容器的影响

当谐波出现的情况下，电容器就会发生过多的消耗，并且也减少了该容器的使用时间，随着谐波电流的慢慢的增强，这个时候电容器以及有关系统都会出现谐振反应，从而致使电容器的运行方式都处于超载的状态。对于这种现象，与电容器有关的一些设备都会在某种程度上受到不利影响，从而产生破坏的情况。

3 建筑电气设计中谐波的治理对策

为了解决电力系统谐波问题，电气设计人员可以充分借助提高供电量以及改变变压器等相关方式，以减少系统中谐波出现的频率，或者也可以利用滤波器针对系统谐波展开过滤检测，此外，还可以充分借助谐波保护器，来降低谐波对系统造成的危害，最终实现对系统谐波进行有效治理的目的。

3.1 电力系统的滤波保护

当电力系统出现谐波的情况下，相关设计人员可以应用滤波器对谐波所产生的影响进行防护，确保线路以及相关设备即使在谐波的条件下也能够正常运行，采取谐波保护期较好的处理谐波影响，将谐波危害体系的基本情况当作主要研究内容，科学的选择磁场形式，将谐波的能力不断吸收掉，从而实现预防谐波的效果。而HPD谐波保护器中所使用的材料主要是超微晶，相关人员通过利用高科技特殊电路当作主要结构的形势，对不同种类的谐波充分得到吸收，在发生的时候就将高次谐波等谐波进行消除掉，从而有效减少设备以及线路出现损坏的情况。

3.2 滤波器检测过滤谐波

3.2.1 有源滤波器

该滤波器有着较快的反应速度，并且在和非线性负荷处于并聯的状态下，能够对系统中因为非线性负荷所引起的谐波做好详细的检测，进而达到对谐波过滤的目的。相关人员在利用对源滤波器对谐波进行处理的过程中，应当科学的选择相关地点，并对谐波源引起必要的重视，推动谐波效果的不断提高，进而起到谐波畸变的作用。

3.2.2 无源滤波器

这种滤波器和相应的有源滤波器进行比较，在对谐波进行治理的时候和相应电容器保持串联的状态，进而达到对一些谐波做好详细的检查。倘若需要对系统中存在的各种谐波进行过滤，那么就应当采取合理的应额定滤波器。

3.2.3 混合滤波器

该滤波器是处于上面两种滤波器的综合使用，有源滤波器从相应的电容中获得相应的直流电压，接着滤波电感逐渐会降低谐波，最终达到和相应滤波器一起预防谐波的目的。该滤波器主要有着较强的用电性，与此同时也由于谐波污染标准满足相关规定，使用该种类的滤波器能够提高预防效率，从而发挥出重要的作用。

3.3 减少谐波的出现

3.3.1 提高供电量

可以利用加大供电量的方式对谐波的出现进行抑制，设计人员可以加大电缆的横截面，影响集肤效应的出现，进而避免谐波的出现，或者也可以提升发电机、电容器的容量，也可以达到降低谐波危害的目的，但是这种方式并不能将谐波彻底的消除，只能相对降低谐波出现的频率，还会带来大量电力投资，增加用户的电力使用成本。如果必须利用这种方式抑制谐波，应该和非线性负载相结合，从而合理的为供电系统设计提供增容裕度。

3.3.2 更换变压器

一些特殊变压器的调换有助于更好的抑制谐波，比方说，Yn11变压器使用方式可以成功阻隔3次及3乘n次谐波，切断谐波注入电网的路径。这种方法操作起来非常简单，可以对一些典型谐波进行有效治理，但是这种方式需要很高的一次性投资，仅在一些特殊场合中应用，如果需要利用这种方式进行谐波治理，必须对非线性复杂情况进行充分考虑。

结束语

通过以上论述，可以得知：当前谐波已经对电力系统的顺利运行产生了直接的影响，甚至威胁到电力系统的安全性能。因此，相关设计人员应当加大对谐波问题研究的力度，采取科学的手段处理谐波问题。在最近几年里，随着我国国民经济水平的飞速发展下，绿色建筑的设计中产生谐波的现象引起了相关设计人员的高度重视，这种发展形势下应当掌握谐波的危害，从而制定切实可行的方案来提高供电水平。

参考文献

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