谐波对电气设计的影响及防范对策探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 谐波对电气设计的影响及防范对策 探讨 摘 要：在建筑电气设计过程中， 受到各种线路和设备的影响会出现谐波， 从而影响建筑供配电系统的正常运行， 严重影响人们的日常生活。因此，笔者 在本文会深入探究谐波对电气设计的影 响，并针对此提出相关的谐波防范对策， 为类似研究提供一些参考。 中国论文网 /8/view-12919637.htm 关键词：谐波；电气设计；影响； 防范对策 中图分类号：TM711 文献标识 码：A 文章编号：1671-2064（2017） 06-0171-02 1 引言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 随着科学技术的不断发展，人们 对建筑物的安全性能追求越来越高。在 建筑电气系统中，应用的电子设备日益 增加，由此产生的大量谐波会严重降低 电能质量，造成一定的能源损耗和安全 隐患，不利于建筑内居民的安全性。因 此，建筑电气设计人员必须充分考虑谐 波对电气系统的影响，优化建筑电气设 计方案，落实谐波的防范对策，缓解电 气设计的压力，全面提高电气设计的安 全性，保障人们的性命财产安全。 2 建筑电气设计中的谐波来源 在建筑电气设计中，最理想的状 态是整个电气系统是无能耗损失的，而 且电流和电压运行正常，表现出标准正 弦波图形。由于在实际的电气系统中会 受到非线性负载的影响，导致谐波产生， 电流经过负载位置后与电压不存在线性 关联，整个电力系统的负荷加大，难以 保证建筑电气系统的安全性。 因此，建筑电气设计人员必须充 分重视对谐波的防治，采取有效措施防 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 止谐波的出现，达到良好的谐波抑制效 果。要避免谐波的出现应以谐波的来源 作为切入点，事实上，谐波主要来源于： 第一，城市电力电网系统会自带一定量 谐波，而电网中的配电变压器也是谐波 源，由此产生的谐波会经过电网的电力 输送到建筑配电系统中；第二，建筑电 力系统中涉及众多会产生非线性复合的 设备，如计算机系统、通信设备、可控 开关电源等，此时电力系统中的电流、 电压容易出现畸变进而产生谐波。 3 谐波对电气设计的影响分析 3.1 谐波对变压器的影响 3.1.1 谐波对变压器输入输出电 压的影响 在谐波电流的影响下，变压器会 产生集肤效应，其内部的参数会随之改 变，当变压器具备 T 型等效电路时，它 就会将不同谐波分量当做电流源叠加到 变压器上，以形成在谐波影响下的等效 电路。然而，不论谐波源是电网自身或 是负载都会增加变压器的谐波电流，从 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 而降低电压质量，导致谐波电压的畸变 机率增加，损害用电设备。当谐波通过 高压点，会对高压电网造成污染，影响 供电质量。此时，电力系统中的电阻、 电抗会发生变化，导致变压器的输入输 出电压质量严重降低。 3.1.2 谐波对变压器损耗的影响 当谐波电流通过变压器线圈时， 线圈附近会产生交变电场，导致线圈中 电流不均匀分布而集中在线圈表面，引 起导体的抗阻和耗损变大，这就是我们 所说的集肤效应。随着科学技术的不断 发展，变压器的制造工艺逐步提升，在 忽略变压器自身谐波对电网影响的情况 下，谐波仍然会对变压器的损耗带来重 大影响。常见的变压器耗损有两种形式， 即空载耗损和负载耗损，空载耗损是指 变压器内部的磁力作用可通过导线材料 进行传递，其大小与电压有关；负载耗 损是由经过变压器绕组负荷电流所引起 的。 3.2 谐波对导线的影响 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 3.2.1 谐波对导线线路的损耗 当低压配电系统中产生谐波电流， 导线线路就会产生耗损，以电缆直接埋 地敷设的情况进行分析：电容的两极分 别是地面和体，此时电容介质就是 导线绝缘材料及相关的中间材料，那么 理想电容器是不存在的，因为无法保证 电流恰好超前电压 90 度，此时必然会 有导线耗损的出现。 3.2.2 谐波对中性线的影响 电气系统中的谐波会使线路耗损 恶化，容易引起相线过载情况，谐波尤 其对三相四线制和三相五线制配电系统 的中性线影响重大。以普通的民用建筑 为例，由于传统旧式的民用住宅家用电 器非线性负载数量少，可以忽略谐波对 其带来的影响；然而，随着社会经济的 不断发展，电气设备更新迅速，非线性 负载数量不断增加，电气回路中的谐波 电流日益增加，导致绝缘性能变差，甚 至引起电气火灾。 3.3 谐波对电容器的影响 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 当谐波产生时，电容器的额外功 率耗损随之出现，加快电容器中绝缘介 质的老化速度，谐波电流也会增大，此 时电容器与电力系统其他电气元件会产 生谐振效应，导致整个电容器处于超载 状态。在这种情况下，与电容器相连的 电气设备和导线线路容易出现闪变、超 压的情况，从而引起大范围的电网损害。 4 电气设计中谐波的防范对策 针对谐波对建筑电力系统的影响 和危害，建筑电气设计人员应采取有效 措施防治谐波，有效降低谐波对电力系 统的危害，保障建筑内居民的性命安全 财产。 4.1 减少谐波出现机会 4.1.1 增加供电量 增加供电量能有效防止谐波的出 现，因此，电气设计人员应尽可能加大 电缆的横截面积，通过集肤效应来避免 谐波的产生。此外，设计人员也可以选 择大容量的发电机和电容器，减少谐波 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 危害，但该方法无法真正彻底消除谐波， 只能相对减少谐波出现的机会，而且会 增加电力投资，提高用户的电力使用成 本。若要采用该方式防治谐波，应与非 线性负荷协同作用，合理增加建筑电气 系统设计的容量裕度。 4.1.2 更换变压器 更换使用一些特定变压器能有效 抑制谐波的产生，例如：使用 Yn11 变 压器能有效防止 3 次 3 乘 n 次谐波的产 生，阻断谐波进入电气系统的途径。由 此可见，更换特殊的变压器操作便捷， 能有效防止典型谐波的产生，但该方法 需要投入大量资金成本，主要用于特殊 的环境场合中