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1、關于建筑電氣設計中電源諧波問題的探析宋一章保定市建筑設計院有限公司河北保定071000摘要：隨著經(jīng)濟發(fā)展和人民牛.活水平的不斷提高，社會對電力的需求越來越大，與此同時對供電質量和可靠性要求也越來越高。在這種情況下，電源諧波的危害性逐漸引起了人們的注意，木文就此做一探討。關鍵詞：建筑電氣設計；電源諧波一、電源諧波的含義所謂諧波是指一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。但是，有時也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波或分數(shù)諧波。所以從定義上可以看到，只要電壓或電流波形是非正弦的，它就含有諧波。對于電阻、電容、電感這類線性
2、負載而言加上正弦電壓后電流也是正弦的，而對于非線性負載它加上正弦電壓后會產(chǎn)生非正弦電流，這些非線性電流注入到電網(wǎng)中就是諧波的來源。二、現(xiàn)代建筑中諧波現(xiàn)象的存在和產(chǎn)生的原因近年來，隨著時間的推移，技術的進步和計算機時代的到來，國家工業(yè)化和建筑智能化水平不斷提高，大容量電力整流、換流設備以及電子設備在各工業(yè)部門和電力系統(tǒng)及其自動控制中的廣泛應用，產(chǎn)生諧波的設備及數(shù)量均己劇增，并將繼續(xù)增長。電網(wǎng)中的非線性負載有：相控晶閘管整流設備和不間斷電源(UPS)、變頻裝置、電弧爐、熒光燈等氣體放電類光源、個人計算機及服務器和家用電器。這些設
3、備大至電氣化機車、電解槽、變速裝置、整流器；小至電視機、計算機、充電器與節(jié)能燈等，這些大大小小的諧波源都給電力系統(tǒng)造成了諧波污染。即便供給它們理想的正弦波電壓，流過它們的電流也含有諧波成分。除了特殊情況外，諧波現(xiàn)象產(chǎn)生主要是大容量電力設備和用電整流或換流設備，以及其他非線性負荷造成。當正弦基波電壓(當電源阻抗為零阻抗時)施加于非線性負荷時，負荷吸收的電流與施加的電壓波形不同，畸變的電流影響電流冋路中的配電設施，諸如變壓器、導線、開關設備等。在實際存在系統(tǒng)電源阻抗吋，畸變電流將在阻抗上產(chǎn)生電壓降，因而產(chǎn)生畸變電壓，畸變電壓將對
4、所有負荷產(chǎn)生影響。這些電力設備或用電設備負荷從電力系統(tǒng)中吸收的畸變電流可以分解為基波和一系列的諧波分量，其諧波電流值實際上與50Hz基波電壓值和供電網(wǎng)的阻抗無關。因此，對大多數(shù)諧波源可視作為恒流源。三、現(xiàn)代建筑電氣設計中電源諧波研究的重要意義隨著社會的發(fā)展、科技的進步，電力系統(tǒng)的諧波源也發(fā)生了很大的變化?，F(xiàn)代日益增長的非線性負荷的應用引起的諧波電流將會給電纜、變壓器及電動機帶來麻煩。從供電中汲取諧波電流就會迫使電壓波形發(fā)生畸變，如果不加以抑制的話，諧波對電力系統(tǒng)電磁環(huán)境的污染將危害系統(tǒng)本身及廣大電力用戶，危害面十分廣泛，甚至
5、引起事故發(fā)生。智能建筑中產(chǎn)生的諧波電壓和諧波電流，對配電系統(tǒng)是一種污染，不僅使樓宇中的終端電氣設備與電子設備及樓宇智能化系統(tǒng)用電環(huán)境惡化，并對周圍的通信系統(tǒng)甚至配電系統(tǒng)以外的設備帶來危害。智能建筑電能質量問題中最嚴重的是諧波干擾問題。智能建筑中人量電力電子裝置在使用中產(chǎn)生的諧波電流如果不加以治理直接注入電網(wǎng)，將使供電變壓器低壓側諧波電壓升高，低壓側負荷由于相互千擾而無法正常工作；另一方面諧波電壓通過供電變壓器傳遞到高壓側從而干擾其他用戶。諧波對電網(wǎng)的危害除造成線路損耗外，諧波會引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧
6、波放大，甚至引起嚴重事故。因此，如何抑制諧波，使冇害諧波控制在規(guī)定限度內，使其產(chǎn)生的危害降至最小，是我們在現(xiàn)代建筑電氣設計中必須考慮和面對的嚴峻問題。四、建筑電氣設計中電源諧波抑制的方法1、采用LC組成的無源調諧濾波器以前傳統(tǒng)的諧波補償辦法主要是采用LC組成的無源調諧濾波器，由濾波電容器、電抗器和電阻器適當組合而成。它利用電容、電感在諧波頻率吋發(fā)生諧振，提供諧波入地的低阻通路，使諧波導入大地脫離電網(wǎng)。它工作在基波吋呈容性，能夠冋吋補償電網(wǎng)中感性無功功率，具有結構簡單、技術成熟、前期投資少、功率容量大、運行可靠性高、運行費用低
7、等優(yōu)點，一直被廣泛使用。但它缺點也較多：受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響大，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導致諧波放大，甚至過載燒毀；它也只能補償固定頻率的諧波，當所需補償諧波較多吋需裝置多組濾波器，既增加了成本也降低了可靠性：當電網(wǎng)容量大，阻抗小吋為保證補償效果需要濾波器有很高的品質因數(shù)；而當基波頻率奮波動時，濾波器補償效果不理想。2、有源電力濾波器有源濾波器是20世紀80年代以來逐漸興起的諧波抑制新方法，0前己成為諧波抑制的一種趨勢。奮源電力濾波器也是電力電子裝置，原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產(chǎn)生一個大小相同極性相反的諧
8、波電流，從而達到補償諧波的效果，使電網(wǎng)電流只含奮基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，因而受到廣泛的重視。有源電力濾波器的優(yōu)點：奮源電力濾波器是一種動態(tài)抑制諧波和補償無功的新型電力電子裝置，它能對頻率和大小都變化的諧波和無功進行補償，可以彌
