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1、關(guān)于建筑電氣設(shè)計中電源諧波問題的探析宋一章保定市建筑設(shè)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(zhì)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(guān)鍵詞：建筑電氣設(shè)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(shù)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(shè)備以及電子設(shè)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(yīng)用，產(chǎn)生諧波的設(shè)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(shè)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(wù)器和家用電器。這些設(shè)
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(shè)備和用電整流或換流設(shè)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(shè)施，諸如變壓器、導(dǎo)線、開關(guān)設(shè)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(shè)備或用電設(shè)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(guān)。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(shè)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(yīng)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(shè)備與電子設(shè)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(shè)備帶來危害。智能建筑電能質(zhì)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(cè)諧波電壓升高，低壓側(cè)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(cè)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(nèi)，使其產(chǎn)生的危害降至最小，是我們在現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計中必須考慮和面對的嚴峻問題。四、建筑電氣設(shè)計中電源諧波抑制的方法1、采用LC組成的無源調(diào)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(diào)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(dǎo)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(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)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(dǎo)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(zhì)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
