建筑电气谐波问题分析

1、科技论坛建筑电气谐波问题分析刘元文（南京市汉元建筑设计有限公司，江苏南京210006）摘要：综述了电源中的谐波问题，首先，分析了谐波的存在和危害性;其次较全面地分析了谐波的来源以及现有的改善手段;最后给出了谐波治理的实例。关键词：电力系统；谐波污染；谐波抑制网中的重要谐波污染源。1.3低压电器的谐波由低压电网供给电源的各种电器设备，如电视机、各种节能灯、电冰箱、计算机、充电器、各种医疗设备、电梯等。这些低压电器中，有不少含有非线性元件，也会有谐波电流产生。有的电器虽然其单个容量小，但数量较多且分布很广，它们产生的高次谐波也会对电力系统造成影响，加重电力网的谐波污染。2谐波的危害性其中，基波分量

2、为：谐波对电力系统危害很大，不但会大大降低供电质量，还会对电力系统的设备产生一定程度的损坏。通常把谐波对电力系统的影响划谐波分量为：分为三个大的范畴：2.1热应力。谐波会增加设备的热损耗，主要体现在增加设备的铜耗，铁耗和介质损耗，进而加剧设备的热应力。由于集肤效应和邻近效应，线路电阻随频率增加而提高，因此在线路中通过谐波时。有功损耗大于流过基波电流时的在定义式中n一般为整数。从定义上可以有功损耗，造成电能的浪费，降低了输电的效看到，如果电流和电压的波形是非正弦的或者率。正弦电压加载在非线性负载上，都会在电网中2.2绝缘应力。谐波可使电压峰值增大，从产生谐波。而导致绝缘应力升高，最终有可能使导体

3、绝缘谐波是衡量供用电质量的指标之一。谐波被击穿，如变压器局部会影响设备的正常工作。问题已成为电气设计中在电气设备选型时关注严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分的焦点。探讨谐波是如何产生、影响及抑制措老化、变质，严重时甚至损坏设备。施，对建筑电气设计具有深远的意义。2.3损坏负载设备。谐波可能使电网中的1供配电系统中的谐波来源分析电容器产生谐振。电网主要是按基波频率设计在智能建筑中谐波主要来自于两方面，一的，在基频下，系统装设的各种用途的电容器比变系统中的感抗要大得多，是大量非线性负荷，例如不间断电源(UPS)、不会产生谐振，但谐波频装置、计算机和家用电器，形成的谐波源，导频率时，由于感抗

4、与频率成正比而容抗与频率致配电系统的电压、电流发生畸变，产生谐波;成反比，谐振可能将谐这时就有可能出现谐振。二是公用电网本身具有一定的谐波含量和产生波电流放大几倍甚至数十倍，导致电容器及与谐波的变电设备如变压器等，产生的谐波，由网之串联的电抗器等设备被烧毁。3抑制谐波的方法侧传输至配电系统。具体分析如下：1.1变压器。变压器的励磁回路具有非线国内外大量使用无源滤波装置来抑制谐性电感，因此励磁电流是非正弦波形，导致输出波。但是无源滤波装置存在许多不足。无源滤波电压中含有谐波成份。变压器正常工作时谐波器的设计大多针对特定频率的谐波，只能滤除而变压器空载合闸时，常常会出现很特定次谐波，含量不大。存在

5、着与电网发生谐振的可能性，大的励磁涌流，在严重的情况下，涌流波形强烈并且对电网阻抗和频率变化十分敏感。畸变，不但幅值可高达数十倍的额定空载电流，有源滤波器是20世纪80年代以来逐渐而且正负半周的波形极不对称。兴起的谐波抑制新方法，目前己成为谐波抑制1.2电力电子变流装置的谐波电力有源滤波器（APF)是抑制电网的一种趋势。目前应用于供配电系统中的电力电子装谐波和补偿无功功率，改善电网供电质量最有UPS和变频器。相效的一种电力装置。与无源电力滤波器相比，置包括相控晶闸管整流设备、控晶闸管整流设备和UPS在正常工作时从电APF具有高度可控制和快速响应的特性，并能网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下

6、的跟踪补偿各次谐波，自动产生所需要的变化无也是另一部分缺角的正弦波，移相角越大正弦功功率，其特性不受系统影响，相对体积小，重波缺失越严重。变频器前级是一个容性的整流量轻。设备。当电容较大而所带电机负载的电感量相目前运行在中装置的有源电力滤波器大对较少时，流入变频器的电流是断续的电流尖部分是并联型。下面着重讨论并联型电力有源峰，这尖峰中谐波的含量高，因此变频器也是电滤波器的结构及工作原理。引言在理想的供电系统中，电流和电压都是正弦波。但在实际的电力系统中，含有许多非线性负荷，如果电流和电压的波形是非正弦的或者正弦电压加载在非线性负载上，都会在电网中产生谐波。谐波是一个周期电气量的正弦波分谐波的数

7、学定量，其频率为基波频率的整数倍。义式如下所示：并联型电力有源滤波器的系统构成如图l所示。有源电力滤波器系统由两大部分组成，谐波电流检测电路和补偿电流发生电路。其中，实时谐波电流检测电路是核心部分，能检测出补偿对象中的谐波和无功电流分量；补偿电流发生电路根据检测电路得出的补偿电流指令信号，产生实际的补偿电流。有源滤波器的基本工作原理是，检测补偿对象的电压电流，经谐波运算单元得出补偿对象所需要的基波分量，再检测电网此时输送的电网电流与负载所需基波应该吻合，否则电流。就应当由变流器补偿之间相差的部分，因此基波与电网电流差值信号作为变流器的指令电流达到稳态时，电网向负载输送各相平衡的信号。基波电流，

8、而有源滤波器输出反相的谐波和不均衡的基波分量，以满足负载的要求。图1有源滤波器结构框架图4谐波抑制工程实例由于通信电源系统广泛使用电力电子整以某某移动流设备，因而其谐波问题比较突出。开关电源、大楼为例，该楼内含大量UPS设备、计算机和节能灯等非线性负荷，产生大量谐波。对其进行测试后发现，该系统电压和电流波形畸变十分严重，需要进行谐波治理。本工程变电所内设有四台干式变压器，1#、#2变压器（一用一备）容量分别为1250kVA;#3、#4变压器(一用一备)容量分别为1600kVA。在设计谐波治理系统时，先根据测量获得各个变压器的各次谐波量，再计算出谐波畸变率，并选取有源滤波器。本设计选用4台ABB的有源滤波器，型号为PQEA-A和PQEA-B。施工完成后，经测量，治理后谐波电压和谐波电流基本被补偿掉。供电质量明显改善，杜绝了通信电源系统的安全隐患。5结论随着信息技术的发展，