智能建筑谐波畸变及其防范

1、智能建筑谐波畸变及其防范摘要：着重分析了智能建筑中引发谐波畸变的各类扰动源，并针对谐波畸变的危害，提出相应的防范方法。关键词：智能建筑谐波畸变扰动源1引言智能建筑三A系统（设每自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统）中大量自动化设笛需要高质量的电源，但同时其中相当数量的设备由于具有非线性负载特性，又是引发谐波畸变的扰动源。因此分析引发谐波畸变的各类扰动源，并针对谐波畸变的危害，提出相应的防范方法，对智能建筑中三A系统的平安运行具有重要意义。2谐波分析依据国际电工委员会（1EC）在文献口中制定了单次谐波电压的兼容水平，即最大允许值。当各次谐波电压低于文献n规定的限值时，总的谐波电压畸变不超过

2、8%。该规定兼顾了供电系统与制造商的一起利益。在GB/T14549-93标准中规定：380V电网中各奇次谐波电压含有率限值为4%,各偶次谐波电压含有率限值为2%。总的谐波电压畸变率许诺值为5%。以上均指相电压。GB50174-93（电子运算机房设计标准）在电源质量分级中对谐波电压畸变率提出明确限值。运算机房电源质量划分为A、B、C三级,许诺谐波电压畸变率限值A级为3%5%,B级为5%8%,C级为8%10%。笔者以为智能建筑中其他自动化设备对电源质量的要求都可参考此规定限值。总谐波畸变率THD是以基波为准的一个比值，用百分数表示，分为总电压谐波畸变率和总电流谐波畸变率。总电流谐波畸变率计算公式如

3、下：谐波电流畸变能对电压畸变产生专门大阻碍，因此采取降低各类电气及电子设备的谐波电流至许诺值，来知足低压配电网的兼容水平是行之有效的手腕。在分析谐波电流时，应注意多台设缶产生的谐波电流具有必然规那么的叠加性，也应考虑并非所有产生谐波的设备同时处于工作状态。依据上述有关标准，在国内标准对智能建筑低压配电网总谐波电压畸变率限值尚无明确规按时，笔者以为可考虑将电源系统的总谐波电压畸变率限制在5%以下。假设超过5%应适当采取防范方法，以保证智能建筑三A系统的平安运行。3智能建筑内要紧请波扰动源智能建筑中具有必然非线性负载特性的设备是产生谐波畸变的要紧扰动源，可归纳为以下几类：照明系统中的照明镇流器、调

4、光设备（相位角操纵器）。运算机、复印机、打印机等办公自动化设备。UPS不中断电源及开关电源。电梯、空调等动力设备中普遍应用的变频传动装置（VFD）。其他具有必然非线性负载特性的电子操纵设备。以上、类设备具有数量大、多台型号规格相同、负载特性相同的特点，其中同种设得产生的谐波电流大致线性叠加，如个人运算机电流偕波畸变率可达75%,此类设缶对总谐波畸变率的阻碍不容轻忽；类扰动源UPS不中断电源及开关电源属于非线性负荷，在它们的交流输入倒有大量谐波电流反馈至低压配电网，使电网蒙受污染；类扰动源变频传动装置(VFD)产生的谐波可使输入电流波形严峻畸变，如图1所示。此类设备(未采取防范方法时产生的谐波畸

5、变对总谐波畸变率阻碍较大。图1变频传动装置输入电流波形电网输入上述设缶的波形是正弦波，但由于该类设窗自身是谐波发生源，从而致使设缶输入波形畸变。4谐波畸变产生的要紧危害(1)致使电力变压器发烧谐波致使电力变压器发烧源于两方面缘故，其一是谐波电流能增加变压器的铜损和漏磁损耗；其二是谐波电压能增加铁损。变压器的发烧程度直接阻碍了变压器利用容量的降低程度。(2)致使电力电缆发烧在三相对称回路中，三次谐波在三相导线中相位相同，在中性线上叠加后产生了3倍于相线的谐波电流和谐波电压，致使中性线温度升高。智能建筑中大量的。A设备及电子式荧光灯均使三次谐波在系统中的占有率增大，因此谐波引发中性线发烧问题值得关

6、注。当高频电流通过导线时，电流具有集肤效应，显然高次谐波电流的存在使线路集肤效应加重，线路外表面电流密度加大，从而致使线路(相线及中性线)发烧。(3)致使对电子设备的干扰智能建筑中自动化及电子信息设备均要求有较高的电源质量，且都工作于低电压水平，极易受到谐波的干扰而使操纵失常。操纵失常可能引发三A系统的严峻故障。(4)致使低压配电设备工作异样谐波畸变可使配电用低压电器设备(断路器、漏电爱惜器、接触器、热继电器等)发生故障。谐波电流使低压电器设备铁损、铜损增加，集肤效应加重，从而产生异样发烧,误动作等故障。5谐波畸变的防范方法鉴于智能建筑对三A系统运行的高靠得住性要求，应适当采取排除或抑制谐波危

7、害的防范方法如下：(1)在依照负载确信电力变压器额定容量时，应考虑谐波畸变而留有格量。在民用建筑设计中一样应保证变压器负荷率为70%80%左右，该负荷率的工程裕量即可防范谐波引发的变压器发烧危害。(2)在电缆截面选择中应考虑谐波引发线缆发烧的危害。关于联接谐波要紧扰动源设备的配线，确信线缆载流量时应日有足够裕量，可适当放大一级选择线缆截面。在三相四线制系统中，应考虑三次谐波电流和高次谐波电流引发的集肤郊应付中性线的发烧危害，即在中性线截面的选择中国有足够裕量。(3)在设计和施工时期，建议采取以下方法抑制谐波对电子设备的干扰。为该类设备设计专用回路供电，尽可能幸免干扰沿供电线路窜入。为易受干扰设

8、缶加装线路滤波器，排除或抑制谐波分量，达到净化电源目的。使该类设缶配线尽可能远离谐波电流畸变严峻的线路，以幸免空间电磁干扰。（4）智能建筑中的变频传动装置（VFD）是要紧的谐波扰动源，建议采取以下方法抑制其引发的谐波畸变：在变频传动装置上加装一直流申接扼流圈，其可等效为在直流母线电容器前滤波电路中的一个电感，它可降低流入电容器的线路电流转变率（di/dt）,从而降低电流峰值，改善输入电流波形如图2所示。在变频传动装置上申接输入电抗器。该电抗器可过滤高频干扰，提高防电涌水平和减少谐波。其输入电流波形如图3所示。其作用原理也是减缓流人传动装置电容器电流的di/dt,从而降低了电流的畸变水平。电抗器

9、按通过全电流时的电压降标定，其经常使用值为3%5%,一个3%的输入电抗器可降低40%60%的电流畸变。在厂家提供的产品样本中，常列出输入电抗器供设计选用。某些VFD产品利用两台并联的6脉冲整流器（12脉冲整流器）通过相位变换有效地排除谐波。一样是用专门设计的12脉冲变压器来实现电源的相位变换，其输入电流波形如图略所示，该方法能降低90%的电流畸变水平。图2带直流串接扼流目的VFD输入电流波形图3带输入电抗器的VFD输入电流波形图4具有12脉冲整流器的VFD输入电流波(5)为克服谐波畸变引发的低压开关设缶的发烧和误动作，建议按以下原那么选择低压配电设备：热磁型、电子型配电用断路器应适当降低额定电流畅用；漏电爱惜器除应适当降低额定电流畅用外，尚应在