建筑电气谐波问题分析

建筑电气谐波问题分析（共9篇）

建筑电气谐波问题分析 篇1

谐波对电网的危害除造成线路损耗外, 谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振, 从而使谐波放大, 甚至引起严重事故。例如, 在民用建筑中, 常常大量使用荧光灯和其他产生大量3次谐波的灯具、计算机及各种电器, 这些3次谐波都从中性线流过, 甚至使其电流超过各相电流。因正常情况下中性线电流比各相电流小得多, 因而设计时中性线的导线较细。在大量3次谐波电流流过中性线时, 就会使导线过载过热、绝缘损坏, 进而发生短路, 引起火灾。我国已发生多起由于这一原因而引起的重大火灾, 造成惨痛损失, 必须引起足够的重视。

1 电源谐波的来源

1.1 发电机的谐波

同步发电机产生的谐波电动势是由于转子和定子之间空气隙中的磁场非正弦分布所引起的。发电机每对磁场下气隙中的磁场不可能完全按正弦分布, 发电机实际运行时, 气隙磁场非严格正弦波, 含有一定谐波成分, 而这是由磁场的结构所决定的。因此发电机的输出电压本身就含有一定的谐波, 其谐波电压的幅值和频率取决于发电机本身结构和工作状态。根据IEC的规定, 发电机端电压的波形畸变率不得大于5%。

1.2 变压器的谐波

该谐波主要是磁路非线性引起的。变压器的励磁回路具有非线性电感, 因此励磁电流是非正弦波形。由于磁路的非线性, 要产生正弦波磁通, 励磁电流应为尖顶波, 若励磁电流为正弦波, 磁通将为平顶波, 无论尖顶波还是平顶波, 它们中都含有全部的奇次谐波, 其中以3次谐波含量最大。若励磁电流为尖顶波, 则作为受电端的变压器原边, 其电流含有谐波。若磁通为尖顶波, 那么副边相电压将为非正弦波, 输出电压就含有谐波成份。

1.3 电力电子变流装置的谐波

随着科技的发展和办公、家用电器的普及, 各种电力电子装置进入了电力系统, 这些大大小小的谐波源都给电力系统造成了谐波污染。由于谐波的含量取决于装置本身的特性和工作状况, 基本上与电力系统的参数无关, 因此可看作谐波恒流源。而实际上, 由于电力系统, 尤其是低压配电网的容量有限, 谐波电流注入电力系统后, 在系统内阻上造成的谐波压降, 使电力系统中各点电压产生畸变。相控晶闸管整流设备和UPS的前级都是通过调节晶闸管每周期导通相位角的大小来调节输出直流电压的。正常工作时从电网吸收的是缺角的正弦波, 从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波, 移相角越大正弦波缺失越严重。经统计表明, 由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%。

1.4 低压电器的谐波

由低压电网供给电源的各种电器设备, 在现代建筑中的办公楼、商住楼、住宅公寓中广泛使用。在这些低压电器中, 有不少含有非线性元件, 也会有谐波电流产生, 如电视机、各种节能灯、电冰箱、洗衣机、微波炉、电磁炉、计算机、激光打印机、充电器、各种医疗和科研用的仪器和设备、调速驱动等, 都带有小功率的整流装置, 有的电器带小容量变压器, 其励磁电流所占比例较大, 虽然其单个容量小, 数十瓦到数千瓦, 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。因此现代智能建筑电气设计中必须很慎重地考虑谐波以及它的不良影响, 综合治理好智能建筑的谐波和无功功率, 对提高公用电网的电能质量以及提高智能建筑的功能和效益等方面有十分重要的意义, 谐波问题是优化设计所要解决的技术参数之一。

2 电源谐波的抑制

对于现有供电网络或待建电网中的电力污染情况, 要进行仔细分析, 通常解决的方法有两个:一是局部重建电网结构, 分离或隔离产生电力污染的设备;二是使用电源净化滤波设备进行治理, 通常电压谐波是由电流谐波产生的, 有效地抑制电流谐波就会使电压畸变达到要求的范围。国内外很多单位已开始重视电源污染的治理, 投资安装电源净化滤波装置, 取得了提高电源品质和节能的双重效果。实际上, 智能建筑中, 除了消防泵和喷淋泵外, 一般很少有大容量的冲击负荷。智能建筑谐波和无功综合治理方法是从用户、配电系统和输电系统三个层面统一规划和经济地处理。对于容量大的谐波源应就近安装滤波器;而对容量不大的谐波源可在系统母线上集中滤波;对于谐波限制不严格的用户, 使用无源滤波器治理谐波;对于谐波限制严格的用户, 应使用有源滤波器或将无源滤波器和有源滤波器结合起来使用。从具体的工程实例分析看来, 从谐波的测量、计算、产品的选型及使用前后所测的波形图和数据看来, 有源滤波器已很好地达到抑制谐波的效果。

有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子装置, 它能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿, 可以弥补无源滤波器的不足, 获得比无源滤波器更好的补偿特性, 是一种理想的补偿谐波装置.有源电力滤波器容量与其他三相交流电力设备的容量定义相同。有源电力滤波器中最基本的是并联型, 其容量取决于与装置连接的交流回路电压有效值与补偿电流有效值的乘积。并联型有源电力滤波器与谐波源负载所接的交流电压相同, 因此装置的容量主要由补偿电流决定, 而补偿电流的大小和装置的补偿目的有关, 即有源电力滤波器仅仅是只补偿谐波还是要同时补偿谐波和无功。只补偿谐波时, 有源电力滤波器的补偿电流与负载电流的谐波分量大小相等而方向相反, 两者的有效值是一样的, 这种情况下, 装置的容量取决于负载电流中谐波的大小。如果要求有源电力滤波器同时补偿谐波和无功, 则装置容量由补偿对象中谐波组成及要求补偿无功的程度共同决定。

3 发展趋势

有源滤波器必将成为一种趋势, 它能动态地检测、输出反相的谐波和不均衡的基波分量, 以满足电网的规定限值和负载对电网质量的要求, 而且国内外的很多学者都在进行有源滤波器的研究和探讨, 包括系统设计、检测方法、控制系统等, 我想不久的将来各种滤波器的技术会更加成熟, 成本也会降低, 应用必将更加广泛, 电网质量得到改善, 走上良性循环轨道。就全球范围而言, 从80年代末开始电力放松管制, 引入竞争机制, 开放电力市场成为世界潮流。在电力市场条件下, 用户与供电企业都在追求自己的最大利益。为了适应这种需求, 1988年美国的N.G.Hingorani博士提出了Custom Power Technology (用户电力技术) 这一解决谐波及无功功率的新概念, 这是一种应用现代电力电子技术提高供电可靠性和实现电能质量严格控制, 用户电力技术是将现代电力电子技术、计算机技术和自动控制技术和数字信号处理技术等高新技术结合, 按用户特定要求提供电力供应并实现对电能质量控制的技术, 将它应用于中、低压配电系统, 能有效地抑制谐波, 补偿无功功率, 消除电压波动和闪变、各相电压不对称, 从而提高供电的安全性和可靠性。

参考文献

[1]林海雪.公用电网谐波国标中的几个问题[J].电网技术, 2003.

[2]金卫河.金华电网谐波分析及对策[J].浙江电力, 2000.

建筑电气谐波问题分析 篇2

前言

在建筑电气设计范畴里，供配电设备容量的选择是至关重要的一环。

在施工图设计阶段中，有时设计容量会留有一定的裕度是为了考虑日后用电设备发展的可能需要，这是合理的。但如果选得过大或过小，除了直接或间接地增加工程造价外还可能发生配电线路上的误动作甚至造成电气事故。

下面系本人在日常工作往来中所碰到的有关建筑电气设计容量选择为主要题材的综述，仅供同行参考。配电变压器的选择

根据国际《JGJ/T16-92》：“用电设备容量在250KW或需要变压器容量在160KVA以上者应以高压方式供电”的要求，可知凡是有一定建筑规模的工程都将使用电力变压器，但对于如何选择变压器容量的问题上对有些设计者来说还存在误区。认为变压器有功负荷能力，容量应按照计算负荷负载或接近满负载选择。其实这是一种错觉，误认为“满负荷”可以做到物尽其用，节省投资，殊不知虽然变压器是一种效率高在95%以上的电气设备（n=p输出/输入×100≥95%）。但只有当变压器的负荷在0.5-0.6时才可能实现，这也是从发挥变压器最高效率的角度出发来选择变压器容量的首要条件和依据。

当然最后确定变压器容量时还要综合考虑其它一些因素，例如环境温度的影响，降低温度可以提高变压器的输出功率和减少变压器的损耗，又如变压器台数的合理选择和技术经济比较等等都是影响变压器容量选择的考虑因素。

至于变压器的过载能力是和起始负荷率、环境温度和通风散热条件等相关的因素有关且只能是应急性质和短时间的。过负载时首要要求不致损坏变压器的绝缘和降低使用帮助为原是，一年四季中高峰用电是可能会超负荷而低谷时又会出现轻载运行。这‘超’、‘轻’负载两者之间的量和时间基本等同时会起到互补的作用，但最好不要超负荷15%。过负荷百分数（N）计算公式：

N=（I-Ie）/Ie×100%

式中：I-变压器实际负荷电流；Ie-变压器额定电流

当然对于设置有强迫风冷的变压器其应急过载能力可达40%-50%，而且过载断续时间也可适当延长（但绝不允许过载情况下长期运行），这可由产品的技术条件来确定。综合上述各种因素对选择变压器容量的影响，从节能、经济、实用、安全可靠出发，一般选取变压器负荷率在0.65-0.8为宜。电容无功补偿容量的选择和装置

目前我国对用电单位的功率因素要求高压供电压者为0.9以上，低压供电者为0.85以上，为此绝大多数的工业与民用建筑采用补偿的办法、即在低压配电室的配电母线上安装若干组电力电容器补偿供电范围内的无功功率以达到提高功率因数的目的，但对于如何正确选择电容器容量的问题上有的设计者错误认为在作施工图设计时只要根据配电变压器容量（KVA）的1/3来选取补偿容量（KVAR）就可以了。

例如当变压器容量为1600KAV时，选取电容器补偿容量为1600/3=533（KVAR）这显然是不正确的。

众所周知，从以下的功率三角形的矢量图（图3）可知要使功率因数由cos1提高到cos2就必须装置补偿电容器的容量为：

Qc-Q1-Q2=p（tg1-tg2）

式中：Qc-设置电容器补偿容量，KVAR；P-总有功计算负荷，KW；tg

1、tg2-对应于补偿前、后cos1、cos2正切值

也可以通过三角函数表查了cos及tg的对应值。

从上述计算分析可知，电容器的无功补偿容量与用电设备的负荷性质、负荷（有功、无功）大小有关，并通过计算求得，而与变压器的容量大小并无任何关系。

近年来一种具有自愈功能且内装有放电电阻，体积小，介质损耗低，防火，可靠，安全性能高的无功补偿干式电容器已代替旧式的油浸电容器，如国产型号主要有BMMJ型，进口产品有ABB公司的CLMD型等。

CLMD型电容器更具有高容量和放电速度快的特点，单台容量可达83KVAR，放电速度可在电容器离开电源后一分钟端电压下降到50V。

无功补偿电容器在投入运行的瞬间在配电线路上会产生几十倍甚至上百倍额定电流的涌流，因此要求在配电线路上装设专用的切除电容器接触器。

这种接触器的特点是在产品内部装配有作为限制涌流和强制电容器放电的电阻，这样就能够限制涌流在电容器额定电源20倍之内和保证电容器在下次投入时其端子最大剩余电压≤50V。

目前国内有B25C-B75C、CLC型和进口ABB和UA-R型等产品可供选择。4 高原地区环境对常用电器设备容量的影响

根据国家标准，常用低压电器使用环境的海拨高度为≤2000米，如果超出高度，上于海拨每升高100m电器的温升要增大0.1-0.5℃（此时由于气温降低0.5℃-1%，也由于高原熄孤困难的原因对电器的分断容量（能力）也受影响。所以在高海拨地区应用低压电器要认真考虑诸如分断能力、工作电流、绝缘强度等的降容或降低使用条件的问题。据了解，ABB公司生产的塑壳断路器（MCCB）用于海拨5000米的高原地区时其分断能力并不会受到影响。若干配电设备的设计容量需要注意的问题

5.1 低压并联电容器线路的刀开关和交流接触器的导体载流量应不小于其负荷（电容器额定电流的1.5倍）。

5.2 用于计算机的不间断电源其输出功率应大于计算机及各用电设备额功率总和的150%。

5.3 单台交流电梯和直流电梯供电导体的连续工作载流量应大于铭牌连接工作额定电源（或交流额定输入电流）的1.4倍。

5.4 可控硅调光装置的零线载面当为三相四线配电时，其截面应为相线截面的二倍。

建筑电气谐波问题分析 篇3

关键词：智能建筑；电气设计；谐波；治理措施

中图分类号： TM71 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-147-2

0 引言

伴随着信息化时代的到来，我们生活、工作的环境都受到了信息化的影响，随之出现了智能型的建筑，进一步的将人们的生活质量提高，而在智能建筑的电气设计中存在着谐波，将降低了电能的质量，究竟应当如何进行谐波的治理工作，才能够进行电能的保护，这正是本文探讨的重点。

1 关于谐波在智能建筑中的特性分析

1.1 对称性在智能建筑的谐波中存在

①谐波在智能建筑中具有奇对称性，即余弦项不存在于展开是傅里叶级数的情况下，-F（T）=F（-T）。

②偶对称性存在于智能建筑的谐波中，即傅里叶级数被展开时不存在正弦项的情况，F（T）=F（-T）。

③半波对称的特性当谐波处于智能建筑的情况下被具有，即直流分量不存在，并且抵消了偶次谐波。

1.2 独立性存在于智能建筑的谐波中

独立性的响应当谐波的不同类型在平衡电力系统中的线性网络里，单个谐波之间相加的总和即相当于总的响应，因此，可以独立的进行各次谐波的分析和治理。

1.3 相序性出现在智能建筑的谐波特性中

当属于正序的谐波时，规律应当是基波过了是四次，四次过了是七次，再以此类推；当谐波处于负序时，顺序应当是二次过了是五次，五次过了是八次等以此类推，其中零序包含了所有三的倍数。另外，如果谐波出现在系统中，那么这个系统是否是平衡的，都会存在负序和零序的电流。

2 关于治理智能建筑中电气设计的谐波措施

2.1 电线电缆、变压器和配电设备的合理选择

2.1.1 配电设备的合适选择

为了尽可能的将开关设备被谐波引发的误动作的机率减少，需要有一定的原则遵循当选择低压配电设备时：要适当降容使用接触器和热继电器；适当降容使用电子型的配电断路器和热磁型；对于严重谐波的配电回路则选择的配电设备需要放大一级。

2.1.2 合适的变压器容量和型号的选择

在配电变压器选择时，应该选择具有Dynll连接组别的，因为该变压器能够对三的倍数的次谐波进行有效的抑制；在进行变压器的容量确定时，需要考虑到引起变压器发热的谐波畸变，以便能够控制在百分之七十到百分之八十的变压器的负荷率。

2.1.3 电线电缆的合适选择

电线电缆会受到谐波传输过程的影响而发热，因此，需要考虑谐波对电线电缆截面的影响。在系统三相四线制中，需要考虑引起电线电缆发热的谐波电流中的集肤效应，以及在中性线上叠加的谐波电流，需要留有裕量当进行中性线截面的选择时。如果有源滤波器设置在配电系统中，那么就没有必要增大相应的回路中性线的截面；如果无源滤波器在弱配电的系统中被设置，那么中性线的截面可以和相线等截面；在不平衡三相系统中，相线截面应该大于或等于中性线截面；在平衡三相的系统中，当大于百分之十的三次谐波电流出现时，相线截面应当等于或小于中性线截面。

2.2 合理的选择滤波方案

2.2.1 关于变压器额定的容量Sn<2000KVA的滤波方案

在大多数的情况下，智能高层建筑中的Gn应当大于零点五的Sn，在谐波的治理过程中需要采用有源滤波器与无源滤波器相结合的方法，其中可以采用到针对三次的谐波调谐频率为一百三十一和一百四十七赫兹的无源滤波器，电抗器的电抗系数为百分之一十二点五和百分之一十五，对于无法进行高层次滤除的无源滤波器的补救方案是使用有源滤波器进行设置，以便在国际标准的范围中控制谐波畸变率。

2.2.2 关于有源滤波器选型的方案

（APF）有源滤波器有专门的电源供电系统，通过对与谐波电流的幅值相位相反、相等的电流电网的注入，呈现出为零的总谐波电流，以便将补偿谐波的电流目的实时达到。如果大量的单相用电设备（如：空调、计算机、荧光灯等）在智能建筑中出现，就需要使用三相四线制的有源滤波器。在选择有源滤波器的容量时，需要根据叠加的谐波电流得到，这是通过安装位置的多个非线性的负载所产生的，需要根据现场谐波测得的数据得出每一个谐波源所产生谐波电流的大小。如果无法对不同谐波源之间的各次谐波相位角进行确定，当计算总谐波电流在某次谐波的大小时就需要使用到专门的公式。

2.3 关于其他方案设计

①在进行智能建筑的电气设计时，为了有效的抑制电子设备受到谐波的干扰，可以有几个方法采取，如：进行滤波装置的安装在受到谐波严重影响的电子设备中，尽可能消除或抑制谐波；进行专用配电回路的设计为严重受到谐波影响的电子设备，避免引入沿线路时受到谐波的干扰；让电子设备远离那些受谐波影响严重的电路或屏蔽措施的采取，避免受到空间电磁的干扰。

②信息技术设备大量的安装在智能建筑中，应使用TN-S的接地供配电系统。需要进行局部等电位的连接和总等电位的连接，电位联结的网络做好在每层都有设置。应该保证相互之间的联通对于不同层的等电位。

3 总结

在分析智能建筑的相序性、对称性和独立性的基础上，进行了治理智能建筑中电气谐波的措施分析，滤波的方案需要合理的选择，电线电缆、变压器、配电设备等的选择要合理，便于保证设备受到谐波的影响大。

参 考 文 献

[1] 刘尧.智能建筑电气设计中谐波治理措施的研究[J].中国中元国际工程有限公司，2014，12：276.

[2] 许威.智能建筑电气设计中谐波治理措施研究[J].民营科技，2012，12：239.

[3] 何超，陶光东.建筑电气设计中谐波治理措施探讨[J].企业家天地（理论版），2011，05：77-78.

[4] 韩霞.智能建筑电气设计中谐波治理的措施[J].科技与创新，2015，19：50-51.

[5] 曾强，孙延军.浅谈现代智能建筑电气设计中对谐波的治理[J].黑龙江科技信息（理论版），2011，05：77-78.

[6] 李国栋，李培，徐永海，姚蜀军.变压器谐波损耗计算方法比较与仿真[J].电力系统保护与控制，2010（18）.

建筑电气谐波问题分析 篇4

在理想的供电系统中, 电能以单一恒定的工业频率 (50Hz或60Hz) 与规定幅值的稳定电压供电, 对电能质量用频率和电压来衡量。因此各国就用频率和电压的允许偏差值对电能质量进行衡量并作出规定。但仅用这两个指标来表征电能的质量并不完善, 波形畸变和三相交流电力系统中三相电压和电流的不平衡也是影响电能质量的重要因素, 这两个问题在过去未对电力系统产生严重的影响。

1 电力系统中谐波产生的原因及危害

目前, 随着非线性设备的大量使用, 电力系统谐波问题引起了人们越来越多的关注。这些非线性设备将发电机向电力系统提供的基波功率转化为各次谐波能量, 成为“谐波能量”源, 被称为电力系统谐波源。作为谐波源, 非线性设备可大致划分为如下三类:

1) 以具有强烈非线性特征的电弧为工作介质的设备, 如气体放电灯、交流电弧炉和交流弧焊机等;

2) 指具有铁磁饱和特性的铁芯设备, 如变压器和电抗器等;

3) 以电力电子元件为基础的开关电源设备, 如各种电力电子变流设备 (整流器、逆变器、变频器等) , 相控调速和调压装置, 大容量的电力晶闸管可控开关设备等。

在电力系统中, 谐波危害问题随着谐波设备越来越广泛的应用而日趋恶化, 引起了学术界和供用电部门的密切关注。谐波不仅会消耗系统的无功功率储备, 其危害还主要表现在以下几个方面:

1) 谐波引起的热损耗。谐波增加设备的铜耗、铁耗和介质损耗从而加剧设备的热应力。因谐波电流的频率为基波频率的整数倍, 高频电流流过导体时, 由于集肤效应 (当交变电流流过导线时, 导线周围变化的磁场也要在导线中产生感应电流, 从而使沿导线截面的电流分布不均匀。特别当频率较高时, 此电流几乎是在导线表面附近的一薄层中流动, 这就是所谓的“集肤效应”) 的作用, 导体对谐波电流的有效电阻增加, 从而增加了设备的功率损耗、电能损耗, 使导体的发热严重。

2) 谐波对通信系统造成的干扰。谐波对邻近通信线路产生谐波电压的静电干扰和谐波电流的电磁干扰, 引起通信系统的噪音, 降低信号的传输质量, 降低语言或图像的清晰度, 甚至会破坏信号的正常传递, 引起信号的丢失, 使系统无法正常工作。在电力线载波通信的系统中, 由于谐波的影响, 造成系统误动作, 甚至无法运行, 在谐波和基波的综合作用下, 曾有多次触发电话响铃的记载, 在极端的情况下甚至将威胁到通信设备和人员的安全。

3) 谐波对住宅和办公建筑中低压电器造成的不良影响。计算机、绘图仪、打印机和很多家用电器、灯具既是小型或微型谐波源, 也是受谐波有害影响的电器, 谐波会使计算机数据丢失, 程序出错, 甚至损坏;谐波影响自动控制的家用电器的正常工作, 如电视机、收音机、洗衣机等荧光灯的伏安特性是严重非线性的, 因此会引起严重的谐波电流, 其中3次谐波电流含量最高, 同时电网中的谐波又会使日光灯、白炽灯异常发热减少其使用寿命, 特别是对白炽灯光源的的影响, 美国EIS照明手册指出, 若谐波引起电压升高5%, 则白炽灯寿命降低47%。

2 低压单相非线性负荷的使用特性及危害

当今社会, 节能是发展的主题, 在这种意识的驱动下电力电子技术发展得更加迅速。美国IEEE学会认为, 伴随着电力电子技术的飞速发展这一当代最重要的科技进步, 已涌现出大量的作为非线性用电负荷的敏感电子器件。其负荷在20世纪90年代中后期的美国要上升到1992年的4~5倍。英国同样有学者认为, 自60年代以来由于电力电子技术的不断发展, 若谐波畸变问题不能得到有效的治理, 到80年代末, 英国的供电电压畸变率可能高达10%。目前, 电力电子设备被大量地应用于人们的生产生活中, CFL、计算机、笔记本电脑、空调、微波炉、电视机、冰箱等非线性设备被大量使用在住宅和办公楼建筑, 谐波注入量因此而迅速增加。这些非线性设备与传统大功率谐波源有很大差异。传统的分析方法把各谐波设备看作固定谐波电流源或电压源, 在这里具有较大的局限性, 这取决于此类小功率谐波源的数量大、分布地域广, 且不同设备间谐波相位具有较大的差异, 既不能像大功率谐波源那样对其单独补偿, 也不能对其进行简单的数值叠加。

低压配电系统单个非线性负荷如节能灯、计算机等接入系统并不会造成严重影响, 但由于其数量众多, 其总谐波危害不容忽视。低压配电系统中的单相非线性负荷所产生的谐波, 除了使电能的生产、传输和利用的效率降低, 使电气设备过热、产生振动和噪声, 并使绝缘老化, 使用寿命缩短等危害以外, 更严重危害之一, 非线性负荷的广泛使用将导致大量3次及其倍数次谐波从中性线流过, 其电流有效值甚至会超过流经相线的电流有效值。在现行的建筑电气设计规范中, 对非线性负荷引发的谐波问题没有充分地考虑, 认为流经中性线电流比相线电流小得多, 在设计时中性线截面选择得较小。在大量3次及其倍数次谐波电流流过中性线时, 中性线电流明显增大, 甚至会超过相线电流, 选择偏小的中性线截面积将使导线过载过热、损坏其绝缘, 甚至会引发短路火灾, 为电气火灾事故埋下巨大的隐患。

3 低压单相非线性负荷谐波特性研究

目前, 电力系统中谐波畸变引发的电能质量问题, 逐渐引起了越来越多的专家和学者的关注。其中在低压配电系统中应用越来越广泛的节能灯、计算机、电视机等单相非线性设备, 对电力系统造成的谐波危害也日趋严重。对谐波治理的措施主要有三种:

1) 受端治理, 即从受到谐波影响的设备或系统出发, 提高它们抗谐波干扰能力;

2) 主动治理, 即从谐波源本身出发, 使谐波源不产生谐波或降低其产生的谐波;

3) 被动治理, 即加设滤波器, 阻碍谐波源产生的谐波注入电网, 或阻碍电力系统谐波流入负载端。

被动治理谐波的措施主要有:采用无源滤波器的谐波治理;采用有源滤波器的谐波治理;采用混合型有源滤波器进行谐波治理。混合滤波器可降低治理投资、改善传统滤波器的技术性能, 成为未来抑制谐波的新的方向。但由于低压配电系统中这些单相非线性设备的功率小, 分布广等特点, 给谐波治理造成了困难。

另外, 在低压配电系统中, 谐波引起线缆过载导致短路火灾的问题也日趋严重。我国电气火灾问题尤为严重, 占火灾总数的30%, 因电气火灾造成的损失占火灾总损失的40%, 严重威胁了人民的生命财产安全。电气火灾中又以线路短路火灾居多, 约占电气火灾的40%, 因此防短路火灾是防电气火灾的重点。而线路因过载加剧绝缘劣化以致失效而引起短路是较为主要的一条。目前基于电力电子电路的单相用电设备 (非线性负载) 的广泛使用, 导致低压配电系统谐波问题日益突出, 时有因谐波过载而导致导线过热引发火灾的报道。

4 结束语

总之, 现代智能建筑中谐波和无功功率带来严重的危害和不良影响, 必须寻求有效的途径加以综合治理。从理论上和技术上研究综合治理智能建筑配电系统谐波和无功功率, 是一个应当引起高度重视的课题。

摘要：随着人们物质生活水平的不断提高, 电子节能设备、娱乐电器及诸多家用电器等典型非线性负载在民用建筑中的广泛使用和发展, 使得民用建筑物内谐波危害正日趋严重, 我们必须加以重视和采用一定的措施进行有效抑制才能保证民用建筑中的用电安全和稳定可靠。

关键词：谐波畸变,单相非线性设备,谐波特性,电能质量,谐波电流,谐波治理

参考文献

[1]王琪辉, 刘涛.民用建筑用电中的谐波危害及抑制[J].重庆建筑大学学报, 2001, 23 (2) :81-86.

建筑电气谐波问题分析 篇5

【摘要】近年来，随着我国经济事业的飞速发展，各类企业和个人对建筑的功能性要求越来越高。所以在建筑的安装装饰中要注重电气安装的技术解决，但是在我国的住宅建筑电气安装过程中还存在着比较多的问题，导致电气安装效果并不好。下面笔者将结合自身多年经验对住宅建筑电气安装中存在的问题进行分析，并且提出一些比较有效的解决方式和对策，希望能够给广大电气工作人员一定的帮助。

【关键词】建筑工程；电气安装技术；基本问题；解决对策

0 前言

近年来，随着我国经济事业和科技事业的飞速发展，人们对住宅的要求也变得比较迫切。在各类住宅建筑修建之后必然要进行建筑工程电气安装工程。电气安装工程很大程度上决定了住宅建筑在使用过程中的整体性、稳定性、功能性等多方面的性能。所以电气安装工作人员一定要采取科学的技术、扎实的基本功、细心的态度才能够保证建筑电气中的安全稳定运行。下面笔者将对我国现在电气安装工程存在的问题现状进行分析和介绍。住宅建筑中电气安装存在的问题

1.1 技术人员缺失，技术水平低，思想重视程度不够

在进行住宅建筑电气安装的过程中，人始终是问题产生的根本原因。当前我国由于电气安装工程发展速度过快，导致人才培养制度并不完善，进而在电气安装工程中人才缺乏现状比较明显。现在我国的电气安装工程一般员工都为老员工，这类老员工虽然具有比较强的实际操作经验但是理论知识不够丰富，所以跟不上科技更新速度，就会导致在建筑电气安装工程中出现一些问题。另外，还有部分住宅电气安装技术工人存在着思想重视程度不够的问题，因为从事过这类工程，就认为自己已经掌握了所有的电气安装技术，导致在工程中一切按经验办事，缺乏了受过专业系统学习的职业技术人员的那种质量意识，这类情况也会导致建筑工程电气安装工程出现比较大的问题。

1.2 施工质量参差不齐

在住宅电气安装的工程中，施工质量问题一直以来都比较常见。例如，线路的安装不符

合要求，线路本身布置就不合理，线路管质量不过关，墙体埋置管开裂，线路连接不合理，电线受到硬物损伤，接头连接质量不好，不同材质导线连接并没有做好处理工作，电气安装并没有按照指定位置，电气质量，电线质量等等这类问题都是在住宅建筑电气安装工程中极为常见的施工质量问题。

1.3 电气安装选材质量不过关

因为我国现在的经济制度是市场经济制度，所以在这种情况下部分企业就会片面的追求企业利益或者订单数量而忽略了产品的质量。往往在电气工程安装施工过程中，选择产品都不太注重质量的审核和保证，这样就会形成比较大的事故安全隐患。例如，电气安装工程中部分产品没有合格证、检测报告、操作说明等；电线的电阻率达不到国家相关标准，截面积和绝缘性不佳等；电缆抗高压的能力不强；电线外包装不符合国家要求，无法提供比较优秀的耐腐蚀条件；开关插座等质量不合格，耐热、耐电性能不合格；设备尺寸外观不合格等。

1.4 电气工程避雷装置设置不合理

因为在建筑的正常服务期之内会有部分电气工程设备会因为雷击事件导致正常功能收到影响或者损坏的现象。所以在进行电气工程施工要注重避雷装置的设置，但是在实际的电气工程安装施工中，往往很多工程都对这项装置给予的重视程度不够，所以在进行接地连接以及接地设备安装过程中导致问题的出现。

1.5 电线颜色选择不合格

根据我国的相关行业标准规定，对电气工程安装电线颜色的规定，要保证连接到配电箱、灯具、插座等部分的零线火线颜色严格执行相关国家标准。解决对策

笔者通过对相关成功案例的研究以及多年施工经验发现，如果想要做好建筑工程电气安装施工要从如下几个方面入手。

2.1 树立正确的质量意识

笔者认为，电气安装工程并不是建筑工程的附属工程或者子工程。电气安装工程应该是属于服务于人民的一类单独工程，所以在进行相关电气工程安装时要予以足够的重视。开发商、承包商等施工方要树立足够的质量意识，来保证电气安装工程的质量性。

2.2 提升技术人员素质

由于我国当前电气工程安装中技术力量薄弱的特点，笔者建议对电气工程施工公司而言，可以设置相应的授课形式或者讲座形式来提升技术人员的基本技术素质。另外对经验丰

富的技术人员可以让其对施工经验进行讲解，然后让一些学历较高、技术知识较丰厚的人员进行知识讲解，这样在双方交流性讲解之下，就会形成理论和实践经验共同进步的目的，进而就能让技术人员能够跟得上我国当前电气工程的发展脚步。

2.3 做好安装工程管理工作

在实际的施工过程中，部分企业为了追求利益往往在没有得到相关部门允许的前提下就擅自更改线路的走向和部分元件标准。这种情况对电气工程质量影响极大，所以要在实际的安装施工中做好施工管理工作，严格把握各部分的安装质量，防止恶意改变设计方案的情况出现。

2.4 加强电气材料质量工作

对电气工程安装所需材料要严格选择材料供应商，这个过程中要检查相关质量检测报告、行业执照和业内口碑等，要保证材料的出厂达到国家相关标准。另外还要注意在现场安装过程中材料的保存和正确使用，保证材料不被现场的设备损坏。

2.5 做好质量验收工作

当前我国的电气工程安装施工完成之后，因为部分线路都存在着隐蔽性特点，不方便检验，所以检验工作开展效果并不好。但是笔者认为，如果做不到很好的质量检测工作就可能形成隐蔽线路中或者明面线路中存在着安全隐患。所以笔者建议在进行电气工程质量检测工作中可以采取一定的技术手段和先进设备对隐蔽工程进行检查工作，确保质量隐患的消除。

2.6 严格按照标准选择电线颜色

在实际的电气工程安装工作中，施工会执行质量标准，但是电线颜色选择上并没有执行施工标准。这样会导致今后使用和维修工作中出现安全隐患。所以笔者建议在实际的安装过程中要严格要求电线颜色的质量标准。总结

总之，住宅建筑电气安装是一项为人类保证生活质量服务的一项工程。在施工过程中要注意质量问题产生的原因和问题现状，针对不同的问题采取不同的解决手段，就能够比较有效的提供一个优秀的项目工程。希望通过笔者对问题的分析和对策介绍能够给广大工作人员带来一定的借鉴和参考作用，同时笔者也希望本文读者能够对本文论述不当之处提出批评和指正。

【参考文献】

建筑电气谐波问题分析 篇6

【关键词】建筑电气；工程质量；分析；对策

1、影响工程质量的几个建筑电气问题

合格的建筑设计应满足七个质量特性规定的要求，即功能性、安全性、经济性、可信性、可实施性、适应性及时间性。设计单位本应将通过了设计评审的合格的设计文件交付施工。而实际上不少交付施工的设计文件都存在缺少或偏离质量特性要求的缺陷。对电气工程质量造成影响的设计问题又主要表现在安全性、可信性及可实施性的缺失或偏离。以下就几个最常见的方面进行探讨。

(1)设计违背或偏离设计规范的规定，安全性、可信性方面不执行设计规范的现象相当普遍。

(2)设计深度不够.目前施工图设计深度达不到建设部《建设工程设计文件编制深度规定》要求的现象相当普遍，主要是设计文件可实施性方面的缺陷，将直接导致施工安装困难或错误。也可能导致可用性的欠缺。由于不按规定的深度进行必要的计算与标注、也往往造成设计文件本身出现原则错误而难于及时发现，将影响项目建成的使用功能。

(3)相关专业设计文件衔接不清，不按规定协调配合的问题普遍存在，极易导致施工错误.

2、相关专业设计文件衔接不清，不按规定协调配合的问题普遍存在，极易导致施工错误

例如目前普遍利用建筑物结构钢筋作为防雷接闪器、引下线及接地与等电位联结装置，按规定应在电气施工图中标出联接点、预埋件，说明敷设方式及技术措施；并在土建施工图中有相关的预埋件详图及相关的标注与说明。而实际上多数施工图仅在电气图中有防雷接地图，且标注与说明相当简略，土建施工图中则常无任何相关的说明与标注。这给工程监理及施工都带来很大困难，若施工单位经验不足则极易因工种（序）配合不当而造成施工错漏。最常见的是接地钢筋网的连接点的错、漏焊和作为外引接地联结点或检测点预埋件的漏设。尤其是建筑结构转换层，因柱（墙）内主钢筋调整、防雷引下线钢筋错接错焊的情况更易发生。

又如各专业管道、线路相互碰撞、相互矛盾的问题已成了施工图多发病，比比皆是，举不胜举。有些大楼的地下层施工图设计，审图时都发现：给排水管道及通、排风管道与照明灯具及电气管道多处相碰；多个火灾探测器被通风、排烟管道遮挡；只得修改设计后再行施工安装；再如某住宅小区由于原设计给排水与电气专业未能协调，工程竣工初验时才发现几乎每套居室内空调器安装处预留的排水管口及穿墙孔和空调电源插座分别设在外窗两侧的墙边上，即空调安装位置与插座不在同一处，插座无法使用，不得不返工重装。由此可见，设计过程中考虑不周到而带来了不必要的人力物力资源的浪费，拖慢了工程竣工进度。

3、建筑电气的现状及问题分析

目前,民用建筑、宾馆大楼、商业大厦、矿工企业办公楼等,配电系统的基本特点是:(1)多数采用TN系统,自变电所引出的干线采用三相四线制结线方式,中性线兼作保护接零干线,且末端重复接地(也有的新建大楼采用TN-S系统)。(2)单相负荷较多,负荷分配不均,运行不一致,三相负荷不对称,且电压电流不对称度往往超过标准值。(3)在运行过程中有大批的非电人员与维修、改造、拉线等,致使配电网络出现不符合电气安装规程的情况。(4)民用建筑室内电源相线与中性线均装熔断器。(5)人体意外触及带电体的几率较高。

鉴于上述情况,容易发生以下事故:(1)中性线断线将大量烧坏单相用电设备由于三相负荷不对称,中性线断后将使三相负载中性点位移,负载阻抗最大的一相将出现过电压,严重时可达到相电压的117倍以上,即使有重复接地也不能解决这一问题。上海、北京、广东等大中城市都曾发生过因中性线断而大批烧坏家电并赔款的情况。(2)在建筑物内分散性重复接地易引起触电和火灾。在民用建筑中,有很多电气安装者将中性线与自来水管相连作为重复接地。当中性线上的熔断丝r0,熔断时,熔丝后的中性线、接地线自来水管对地压均将等于相电压。特别三楼以上的水管与楼顶水箱相连,处于高阻接地状态。人体触及水龙头或电器外壳均将触电,甚至洗澡也将触电。这种教训已够多了。(3)在同一建筑物内各单相插座的相线插口中性线插口排列不统一(相线与中性线错位)),进行检修时极易产生单相短路事故。(4)各三相四眼插座中的A、B、C相插口位置不统一(错相),极易引起相间短路。

4、建筑电气安装、维修及验收注意事项

(1)三相四线(或五线)制架空线的中性线截面应符合最新电气安全规程的规定,以防止中性线断线。(2)室内中性线在熔断丝之后的部分严禁重复接地。(3)同一建筑物的单相插座防止相线与中性线错位,三相插座防止错相。(4)各导线之间防止短路和高阻短路。

5、对策与建议

(1)严格把握建筑电气安装工程施工要点。

a.应根据用电设备位置,确定管线走向、标高及开关、插座的位置。b.电源线配线时,所用导线截面积应满足用电设备的最大输出功率。c.暗线敷设必须配管。当管线长度超过15m或有两个直角弯时,应增设拉线盒。d.同一回路电线应穿入同一根管内,但管内总根数不应超过8根,电线总截面积不应超过管内截面积的40%。e.电源线与通讯线不得穿入同一根管内。f.电源线及插座与电视线及插座的水平间距不应小于500mm。g.电线与暖气、热水、煤气管之间的平行距离不应小于300mm,交叉距离不应小于100mm。h.穿入配管导线的接头应设在接线盒内,接头搭接应牢固,绝缘带包缠应均匀紧密。i.安装电源插座时,面向插座的左侧应接零线(N),右侧应接相线(L),中间上方应接保护地线(PE)。j.当吊灯自重在3kg及以上时,应先在顶板上安装后置埋件,然后将灯具固定在后置埋件上。严禁安装在木楔木砖上。k.连接开关、螺口灯具导线时,相线应先接开关,开关引出的相线应接在灯中心的端子上,零线应接在螺纹的端于上。l.導线间和导线对地间电阻必须大于0.5MΩ。m.同一室内的电源、电话、电视等插座面板应在同一水平标高上,高差应小于5mm。n.厨房、卫生间应安装防溅插座,开关宜安装在门外开启侧的墙体上。o.电源插座底边距地宜为300mm,平开关板底边距地宜为1400mm。

(2)建筑电气设备安装工程,所用材料、电器、设备、成品、半成品的铬牌、型号、规格、性能和施工工艺安装质量,必须符合设计要求。

(3)严把电气安装工程验收关。验收内容包括:电气器具、管线及固定用材料穿线、配线,电线连接及电线端子连接、接地线连接、接地极的埋设,避雷网埋设,下引线的连接,严格绝缘、接地测试等项,必须严格按设计要求,对这些分部、分项工程和使用材料进行逐一检查,不符合设计要求和规范规定的坚决不予验收。

电气安装施工质量涉及多方面，并且自始至终贯穿于安装施工的全过程。为了杜绝近几年来建筑工程施工中的频发事故，保证建筑电气工程施工质量，必须从各方面严把质量关，做好施工质量控制工作，保证为用户提供安全、舒适的电能。

参考文献

[1]郝成伟,钱红梅.建筑电气安装工程质量保证的研究[J].皖西学院学报,2003,4.

[2]何增平.建筑电气设计存在的若干问题对工程质量的影响[J].福建建设科技,2005,2.

建筑电气谐波问题分析 篇7

在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致, 非线性负载即谐波源。民用建筑电气中, 主要的谐波源有 (1) 照明系统中的照明镇流器、调光设备 (相位角控制器) 。 (2) 计算机、复印机、打印机等办公自动化设备。 (3) UPS不间断电源及开关电源。 (4) 电梯、水泵、空调等动力设备中普遍应用的变频传动装置 (VFD) (5) 其他非线形家用电器和电子设备。当电流流经这些负载时, 与所加的电压不呈线性关系, 就形成非正弦电流, 即电路中产生了谐波。非正弦波通常是周期性电气分量, , 根据法国数学家傅立叶 (M.Fourier) 分析原理证明, 任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是非正弦波, 每个谐波都具有不同的频率, 幅度与相角。谐波频率是基波频率的整倍数, 按谐波次数可以分为偶次谐波与奇次谐波。在平衡的三相系统中, 由于对称关系, 偶次谐波已经被消除了, 只有奇次谐波存在。故奇次谐波对电力系统的危害更大。对于三相整流负载, 出现的谐波电流是6n±1次谐波, 例如5、7、11、13、17、19等, 变频器主要产生5、7次谐波。谐波具有叠加性, 例如当电网中仅有3次谐波出现时, 对原有正弦基波波形影响如图1所示;当3次、5次谐波同时出现时, 就会使正弦波明显地发生了变化, 影响如图2所示。

如果继续叠加, 原正弦波就会发生质的变化。可见, 谐波对电网影响之大。

民用建筑电气中, 谐波对电网的危害主要有:

(1) 增加了变压器和用电设备的附加损耗。

由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍, 高频电流流过导体时, 集肤效应、磁滞、涡流也更大, 变压器的铜损、铁损也更大, 从而增加了变压器的、电能损耗。谐波电流还会引起变压器外壳、外层硅钢片和某些紧固体的发热。变压器的发热程度直接影响变压器使用容量, 有可能引起变压器局部严重过热, 形成额外温升而要考虑降容问题。

(2) 电源对现代建筑输电线路影响大。

谐波流过电力电缆时, 因电缆的分布电容可放大谐波, 电缆的集肤效应加重, 使电缆过热, 附加损耗增大, 电力电缆载流能力降低或烧坏导线, 引发火灾。同时, 高次谐波含量较高的电流将使断路器的分断能力降低。这是因为当电流的有效值相同时, 波形畸变严重的电流与正弦波形的电流相比, 在电流过零处的可能较大。当存在严重的谐波电流时, 某些断路器的磁吹线圈不能正常工作, 开断将更为困难, 而且由于开断时间延长而延长了故障电流切除时间, 容易造成电弧重燃, 发生短路, 甚至断路器爆炸。

(3) 影响电力测量仪器仪表读数的准确性。

电力计量装置都是按50Hz的标准的正弦波设计的, 当供电电压或负荷电流中有谐波成分时, 会影响感应式电能表的正常工作。在有谐波源的情况下, 当采用电子式电能表计量时, 非线性负荷端, 电能表除记录了负荷吸收的基波电能外会扣除一小部分谐波电能, 从而谐波源虽然污染了电网, 却反而少交电费;而与此同时, 在线性负荷端, 电能表记录的是负荷吸收的基波电能及部分的谐波电能, 这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏, 而且还要多交电费。

(4) 谐波会影响办公、民用低压电器的正常运行, 使设备过热, 降低设备的效率和利用率。

计算机、绘图仪、打印机和很多家用电器、灯具既是小型或微型谐波源, 又是受谐波有害影响的电器。谐波会使计算机数据丢失程序出错, 影响自动控制的家用电器的正常工作, 如电视机、收音机、洗衣机等荧光灯的伏安特性是严重非线性的, 因此会引起严重的谐波电流, 其中3次谐波电流含量最高, 同时电网中的谐波叉会使日光灯、白炽灯异常发热减少使用寿命, 特别是对白炽灯光源的的影响, 美国tES照明手册指出, 若谐波引起电压升高5%, 则白炽灯寿命降低47%。

(5) 对通信系统产生干扰。

谐波对通信系统的干扰是一个在国际上被十分重视的问题, 对此已进行了充分的研究。谐波会对邻近通信线路产生谐波电压的静电干扰和谐波电流的电磁干扰, 谐波干扰会引起通信系统的噪音, 降低信号的传输质量, 降低语占或图像的清晰度, 干扰严重时会破坏信号的正常传递, 引起信号的丢失, 使系统无法正常工作。在电力线载波通信的系统中, 由于谐波的影响, 造成系统误动作, 甚至无法运行。电力网中的平衡电流一般对通信系统影响不大, 而不平衡电流, 特别是不平衡谐波电流对通信系统可能产生严重的干扰。

认识到谐波的危害, 对配电网中的高次谐波的测量与治理十分的重要。谐波测量应在最严重的条件下进行。谐波的测量方法有:基于傅立叶变换的测量方法;基于瞬时无功功率理论的测量方法;基于神经网络的检测方法;基于小波分析的检测方法.以上方法是目前谐波检测的主要方法, 我们可以根据不同的情况选择测量算法。傅立叶算法是目前谐波测量中最基本的方法, 广泛应用于谐波测量仪器当中;以瞬时无功功率理论为基础, 可以得出实时检测有源电力滤波器的谐波和无功电流的方法, 也可应用于无功补偿等谐波抑制领域;小波分析和人工神经网络是目前谐波测量方法的热门问题, 是正在研究的新方法、新理论, 它可以提高谐波测量的实时性和精度。随着电网中非线性负荷的增多, 谐波污染日益严重。今后的谐波测量算法应该从简单的函数分析方法向复杂的数值分析和信号处理方向发展, 同时这些算法应该是智能化的。谐波测量装置, 按测量功能分有频谱分析仪和谐波分析仪。民用建筑电气中, 根据测量得出:荧光灯、紧凑节电灯、电脑、电视、电冰箱、洗衣机、单相变频空调等, 谐波电流的特征频率为3、.5、7次, 而3次最大;三相变频调速风机、水泵、电梯谐波电流的特征频率为5、7、11次, 而5次最大。抑制谐波方法基本思路有三, 其一是装设谐波补偿装置来补偿谐波, 其二是对电力电子装置本身进行改造, 使其不产生谐波, 且功率因数可控制为1, 其三是市电网络中采用适当措施来抑制谐波, 具体方法有以下几种:

(1) 安装适当电抗器

变频器输入侧功率因数取决于装置内部AC-DC变换电路系统, 可利用并联功率因数教正DC电抗器, 电源侧串联AC电抗器方法, 使进线电流THDV大约降低30%-50%, 是不加电抗器谐波电流一半左右。

(2) 装设有源电力滤波器

除传统LC调试滤波器目前还应用外, 目前谐波抑制一个重要趋势是采用有源电力滤波器。它串联或是并联于主电路中, 实时从补偿对象中检测出谐波电流, 由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等, 方向想反补偿电流, 使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化谐波进行跟踪补偿, 其特性不受系统影响, 无谐波放大危险, 倍受关注, 日本等国已获广泛应用。

(3) 采用多相脉冲整流

条件允许或是要求谐波限制比较小情况下, 可采用多相整流方法。12相脉冲整流THDV大约为10%-15%, 18相脉冲整流THDV约为3%-8%, 满足国际标准要求。缺点是需要专用变压器, 不利于设备改造, 价格较高。

(4) 使用滤波模块组件

目前市场上有很多专门用于抗传导干扰滤波模件或组件。这些滤波器具有较强干扰能力, 同时还具有防用电器本身干扰传导给电源, 有些还兼有尖峰电压吸收功能, 对各类用电设备有很多好处。

(5) 开发新型变流器

大容量变流器减少谐波主要方法是采用多重化技术。几千瓦到几百千瓦高功率因数整流器主要采用PWM逆变器可构成四象限交流调速用变频器。这种变频器输出电压、电流为正弦波, 输入电流也为正弦波, 且功率因数为1, 还可以实现能量双向传递, 代表了这一技术发展方向。

(6) 选用D-YN11接线组别三相配电变压器三相变压器中把高压侧绕组接成三角形, 低压绕组为星型且中性点和“11”连接以保证相电动势接近于正弦形, 避免相电动势波形畸变影响。此时, 由区低压电网供电220V负荷, 线路电流不会超过30A, 可用220V单相供电, 否则应以220/380V三相四线供电。

总之, 一般住宅建筑, 尚未发现谐波造成严重后果实例的报导。现阶段, 可不考虑以滤波器抑制谐波而宜采用调谐滤波电容器。但对于公共建筑和通讯机楼, 数据中心应装设调谐滤波电容器组。在设计阶段, 当无法估算谐波值时, 不应盲目地采用有源或无源滤波器, 或采用调谐滤波电容器组。需系统运行之后, 根据实测谐波量, 再确定谐波抑制办法。

摘要：非线性负载所产生电力系统中的谐波对城市电网产生极大危害。产生谐波的谐波源有多种, 本文叙述了民用建筑电气中谐波的危害、测量及治理方法。

关键词：谐波,非线性负载,产生原因,治理

参考文献

[1]宋文南, 刘宝仁.电力系统谐波分析[M].北京:水利电力出版社, 1995.

建筑电气谐波问题分析 篇8

随着国际信息潮流冲击和微电子科技的发展, 加上通讯、计算机及自动控制技术日新月异, 使得民用建筑开始走向高品质、高功能领域。由于在民用建筑中运用了许多计算机和微电子设备, 对其供电电源的质量提出了新的要求。电源品质的好坏, 将直接影响建筑中设备的运行稳定性和可靠性, 甚至导致重大人身、设备事故，造成巨大的政治经济损失。这种影响不仅来自供电电源的电压、频率及电流等基本要素是否满足用电设备的要求, 而且也来自所提供的供电电源的电网质量。

由于电子计算机、微处理器以及其他电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低、对供电电源的质量要求高、过电压耐受能力差的弱点, 使得这些高灵敏的电子系统在运行时, 经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动甚至造成用电设备的永久性损坏, 给人们日常生活造成巨大损失。为此, 在民用建筑中, 研究其供电电源质量, 实施有效的防护措施, 已是必然的趋势, 而且受到世界各国普遍关注。

国家早已发布GB50052-95《供配电系统设计规范》, 虽第4·0·11条明确规定:控制各类非线性用电设备所产生的谐波引起的电网电压正弦波形畸变, 宜采取下列措施:

1. 各类大功率非线性用电设备变压器由短路容量较大的电网供电;

2.对大功率静止整流器采取下列措施:

1) 提高整流变压器二次侧的相数和增加整流器的整流脉冲数;

2) 多台相数相同的整流装置, 使整流装置的二次侧有适当的相角差;

3) 按谐波次数装置分流滤波器。

1 谐波

1.1 问题的提出

在过去几十年, 工业企业经常受到谐波的严重影响, 造成设备损坏, 已带来全面停产的危险。这些工业企业多数对谐波是重视的, 长期以来逐步改善滤波方式, 提高用电系统稳定性。在民用建筑电气设计领域, 只有原建筑工程部北京工业设计院等少数单位, 在中国科学院遗传所、化学所、计算机所、生物所、地球物理所、天文台等工程的专家 (科学家) 的要求下, 早已进行谐波治理, 仅用简单的电容+电抗的滤波方式。

回想过去几十年, 设计人员可算出每个用电设备、每个层区乃至整个工程的电力负荷, 以满足民用工程的电气设计要求, 很少考虑甚至根本不考虑谐波和瞬态过电压问题。联想现今计算机发展之快, 以前有谁能预见到今天建筑中如此多的电气设备?在家中办公更是难以想象, 几乎每张办公桌上都有PC机等设备, 有谁能预见将来电子技术会给我们带来怎么样的变化呢?电动机也由恒定转速运行发展为调速电动机, 水泵、空调等变频技术的推广, 在节能的同时也带来严重的谐波污染, 净化电源、优化电气设计迫在眉睫。目前一些使用单位和领导强烈要求并已制定相应规范和规定, 如广播电影电视、通信、金融银行、医院、科研单位以及学校都制定了相关规范和要求。

1.2 相应的措施

随着我国文化大繁荣大发展, 高清电视的播出, 全国广播电影电视中心以及电视塔的兴建，电视台、剧场、多功能厅演艺灯光和相应电动幕布的控制系统, 舞台机械、灯光吊杆、布景吊杆、吊桥、声反射罩与变速的旋转舞台、升降乐池之相应控制系统, 以及电视塔的高速电梯的供配电设备和音频、视频、微波等传输及发射装置的实时计算机控制, 都存在大量谐波。谐波存在的危险, 对供电的连续性、可靠性造成威胁, 已引起高度重视。为保护昂贵的演艺设备或功能重要的高精尖设备, 宜采用专用配电变压器供电, 并安装在线式电能质量管理系统, 进行实时电能质量监测。

为了保证电视台的录制工作和发射塔的有效传输和发射, 其电源的可靠性、稳定性至关重要, 自动恢复有效供电时间要求为0秒。一般应急柴油发电机最快15秒才能送电, 需增加UPS不间断电源过渡, 并可配置STS静态切换系统, 某些公司已能提供成套设备, 可满足电视录制和传输转播应急之用, 可做到UPS真正0秒切换, 实现工作电源和应急电源的环路保护。

中央电视台和中央电视塔都已经进行了治理改造, 输出电压无直流分量, 能缓解不平衡负载的输出影响, 有效抑制非线性负载引起的输出电压谐波, 改变过去选择UPS和电梯时重装饰、不看本质的错误, 有些公司可随电梯配套提供抑制谐波设备。

电视台、剧场、体育场、多功能厅在以往的设计中, 重点在演艺灯光的调光设备的谐波处理上。其实我国正弦波调光柜早就生产, 并获取国家专利 (专利号02300747-8) 走在国际同行前列, 但价格昂贵, 增加研制经费, 多数设计人员是心有余而钱不足, 不敢问津, 仍停留在旧有产品上。GB/T16895-15-2002idt IEC 60364-5-523:1999《建筑物电气装置第5部分, 电气设备的选择和安装、第523节:布线系统载流量》的规定, 计算后采用加大中性线截面来补救, 实际上这只是从防火要求出发的, 防止电缆因谐波电流引起大电流超温发生火灾, 并没有抑制谐波。

1.3 中央电视台的做法

据了解:中央电视台 (新台) 特邀请美国福禄克公司北京办事处会同广电设计院等单位对新央视大楼进行谐波的实测并同步进行谐波治理, 测试谐波应采用方均根的专用仪器仪表, 电力行业中常用仪器仪表测试谐波数据不准确甚至根本检测不到谐波, 必须采用现代电能质量技术和相应仪器 (测量方法可参照北京市地方标准第8章谐波测量) 。

中央电视塔经过20多年的使用, 对全塔供配电系统的可靠性和安全性, 也有了新的认识和要求。进行塔内供配电设备的更新和完善时, 发现荧光灯和高强度气体放电灯已成为很强的电磁干扰源, 经初步治理已获得了显著成效, 并将进行抑制谐波的专项工作。

2 谐波限值

北京市规划委员会于2007年5月31日专为此发布了新的DBJ/T11-626—2007《建筑物供配电系统谐波抑制设计规程》的地方标准, 为我们提出了治理谐波的设计方案和要求, 工程治理谐波的相关屏蔽、防火、接地装置可参见标准中A-G附表1, 以及相应计算公式和数据。对民用建筑的供配电系统影响较大的谐波发射源, 宜进行测试评估, 对广播电视台 (塔) 造成公共电网电能质量的影响程度, 谐波抑制治理措施采用此规范规定中低压电网的各次谐波电压的兼容水平以及注入公共连接点谐波电流允许值, 使谐波防治达到规范要求的目标值, 工程竣工后, 随谐波源的变化还应不断改善、综合治理。

认识谐波的危害与抑制治理中、低压配电系统以电压总谐波畸变率THDu≤5%, 谐波电流THi以满足限值要求为限波治理的目标值, (详细见规范3.4节) 供配电系统中, 系统或设备的谐波限制一旦超出标准的允许值, 应当进行谐波治理, 这是一项基本原则。为方便考虑, 表1提供了一些设施或设备的主要谐波特征, 仅供参考。

3 谐波抑制方法

对于谐波电流较大的非线性负荷, 当谐波源的频谱较宽谐波源的自然功率因数较高时 (如变频调速器、核磁共振机) 可采用有源滤波器, 并按下列原则进行治理:

注:表中●表示该次谐波成分的比例

1.当非线性负荷容量占配电变压器容量的比例较大 (超过50%) , 设备自然功率因数较高时, 宜在变压器低压配电母线侧集中装设有源电力滤波器;

2. 当一个区域内有较分散且容量较小的非线性负荷时宜在分配电箱母线上装设有源电力滤波器;

3. 大型较稳定运行的非线性电气设备、频谱特征明显, 自然功率因数又较低的单相非线性负荷, 以及谐波源产生的谐波较集中于连续三种或以下 (如3次、5次、7次、) 的谐波治理, 宜采用并联无源滤波器的连接, 并在谐波源处就地装设:

1) 无源滤波器的选择应根据工程具体情况的测试结果, 采用标准元件组合而成;

2) 并联型无源滤波器的连接, 宜采用一次回路与主配电母线经装有断路器或熔断器的馈线相并联。

另外, 容量较大的3、5、7次谐波含量高, 频谱特征复杂, 自然功率因数较低的谐波电流, 宜采用无源滤波器和有源滤波器 (即混合装设方式) , 无源滤波器应滤除谐波中主要的低次谐波电流, 有源滤波器提高总体谐波效果、避免发生过补偿, 以降低滤波器容量, 控制抑制谐波治理的投入资金。

为治理供配电系统内、外谐波骚扰, 滤波方式可用下列原则选择:

对电力系统内部的谐波骚扰, 宜以部分滤除和抑制为主, 外部的谐波骚扰应避免串联谐振:

1) 以5次和7次谐波为谐波骚扰, 可采用串联电抗率为4.5～7%电抗器滤除和抑制;

2) 以3次谐波为主的谐波骚扰可采用串联电抗率为12.5～15%的电抗器滤除和抑制。

4 布线及电缆的选择

国际铜业协会编印《电源质量问题初探》一书, 列出国际上探测建筑物线路中产生谐波根源, 提出可以为每根相线电路设置单独的中性线 (即三相六芯或七芯电缆) 。而国外电缆商生产的AC型和MC型电缆采用三根相线共用一根两倍 (三倍) 相线截面的中性线和一根正规的PE接地线 (即三相五芯电缆) ，参见图1。经我们多方努力, 国内已有多家电缆厂能够生产合格的阻燃型及耐火型含谐波分量的相关电缆, 可供三相平衡系统中的谐波电流场所选用。

在图1中：

图上:三根相线各有一根单独的中心线;

图中:三根相线 (12号线) 公用一根两倍截面的中性线 (8号线, 白色) ;

图下:三根相线, 一根两倍截面的中性线和一根隔离接地线 (绿色带黄线条) 。

注意:这三种类型的电缆内都有一根绿色的设备接地线。

为适应含谐波量的布线, 必须按GB/T16895.15-2002规范规定计算方式方法和它的布线系统载流量来选择电缆, 特演示例题如下。

例某剧院低压配电系统：

设备容量Pe=90kW

需要系数Kx=0.5

功率因素cosφ=0.9

视在容量S=50kVA

计算电流Ij=75.75A

因回路为非线性设备, 带有谐波电流, 所以应按附录C三相平衡系统中的谐波电流效应来计算。由于该规范载流量是按周围空气温度30℃表示, 应按附表52DI表查环境空气温度不等于30℃时的校正系数, 而设计采用YJV交联型低压电力电缆, 工作环境温度35℃时查修正系数是0.96则电流为75.75/0.96=78.9A≈79A, 同时考虑布线时沿剧院垂直竖井内用二个回路电缆敷设于有孔电缆线槽中敷设, 查附表52-EI并列系数为0.88, 则计算电流为:79/0.88=89.77A≈90A。具体计算及电缆的选择:

1.回路中不含谐波, 无含量时:可直接选择原有电缆规格用5×25。

2.含有20%谐波含量时: (环境温度和敷设方法同上)

则IL (20) =902+ (90×0.2) 2=91.78A, 查表C52-1三次谐波分量相电流不需降低系数修正, 仍以91.78A计算。

IN (20) =90×0.2×3=54A, 查附表C52-1三次谐波分量中性线不需要降低系数修正, 仍以54A计算, 采用原有规格5×25电缆。

3.含有40%谐波含量时: (条件同上不变)

则IL (40) =902+ (90×0.4) 2=96.4A, 查表C52-1相线电流不用降低系数, 仍用96.4A。

IN (40) =90×0.4×3=108A, 查表52-1中性线降低系数为0.86则108/0.86=125.58A应以中性线来选择电缆如:3×35+1×70+1×16。

4. 含有50%谐波含量: (条件同上不变)

IN (50) =90×0.5×3=135A, 查表C52-1因3次谐波已超过45%, 相线、中性线都不用降低系数, 选用3×35+1×70+1×16。

上述含量中40%和50%谐波按原有产品规格电缆被迫只能选用5×70, 这样新产品含谐波量的电缆可节约有色金属消耗量, 节约投资, 过去也不会因一个工程少量电缆而从国外引进, 特作说明。

5 结束语

在民用建筑电气设计中, 许多金融机构、科技发展中心、研究机构、学院、城市地下交通机构、民航海运部门以至高级别墅、游艺场所等工程的电气设计都应给予重视, 尤其在我国援助国外的相应工程中, 更应考虑谐波抑制设计和国际接轨。让我们共同面对老问题, 按新规范、以新理论、新认识、新做法、新思维共同来抑制谐波源, 治理谐波的危害, 降损节能, 达到电力系统的真正可靠性和安全性。

参考文献

[1]赵彦辉.消谐滤波补偿装置在广电系统电气设计中的应用.

[2]《DRFT广播电视工程技术》.2009 (1) , 中广电广播电影电视设计研究院出版.

建筑电气谐波问题分析 篇9

【关键词】建筑工程；电气安装；施工；技术

前言

电气安装是一项复杂且要求技术含量较高的建筑工程项目，电气安装的质量必须要严格按照要求来完成。所以，施工单位应在正式施工之前做好各项准备工作，一定要按照国家颁布的法律法规进行操作，合理安排工序，控制好安装质量，这样才能保证施工进展顺利，按时完成工程，给企业带来更长远的发展。

一、电气安装施工前的准备工作分析

电气安装施工前的准备工作为接下来的施工工作起到了很好的铺垫作用，电气安装在起初的设计阶段，是由专业设计人员对整个建筑施工项目的电气安装设计提出要求，电气安装人员与专业技术人员对施工图纸和安装内容进行沟通协调，避免发生安装人员重复作业和施工图纸有遗漏的内容，这就要求安装人员对施工图纸的设计略懂，这样也能避免与专业技术人员产生沟通障碍。电气安装施工前，应尽可能地了解施工进度和施工计划以及施工方法，特别是对建筑内的房梁、房柱、房子地面、屋面之间怎样连接和施工手法做到心中有数。核对施工过程中所采用的电气安装方法是否与自己准备的电气安装方法相辅相成，另外，在电气安装施工之前还应该把施工中所需要的基本设备准备齐全，节省了施工中不必要的准备时间。

二、电气安装施工的内容分析

1、审核图纸。整个电气安装项目中，审核图纸是最基本也是最关键的环节，它能有效地进行施工控制，做好电气安装工作，保证施工进度以及整个工程的质量. 审核图纸应在熟悉图纸的基础之上找出漏洞、发现问题，尽最大可能在建筑工程施工之前解决问题。所以，应认真仔细地做好审核工作，减少因为图纸发生的施工失误，从而提高电气安装工程的质量和整个建筑工程的如期完成。

2、电气安装施工方案的编制及审批。一是施工方案的编制。施工方案的内容简洁明了具体实施过程也比较容易，电气安装是整个建筑安装工程的子项目工程，编制施工方案的具体内容一般都是由建筑电气工程交给施工单位的专业技术人员来完成，电气安装施工方案的编制内容如下：工程概况、工程特点、工程质量管理、施工技术措施、技术交底、质量保证。二是施工方案的审批。首先，施工单位要对初步审查完的施工方案进行审批，审批合格后再交给工程中的总监理组织其他专业的监理师共同进行审查，然后提出专业意见以及合理化的修改意见，经过共同审查通过之后签字确认，最后再交给建设单位。如果对施工方案内容需要修改的地方，总监理师有权把施工方案返回给施工单位并要求施工单位进行修改，待修改合格之后再申报，并且重新对施工方案进行审定。

三、电气安装施工的项目及调试问题分析

1、 配电设备安装。一是配电装置。电气工程的主要核心内容就是配电装置，一旦配电装置出现任何问题，很可能导致配电设备无法正常进行运转，可以说配电装置是电气安装的心脏。一旦配电装置损害，就会造成整个供电系统的瘫痪，从而降低了安全感和可靠性，在对配电装置进行控制的过程中，应对各项配电装置进行深入细致的检查，消除事故隐患。二是弱电设备安装。由于弱电安装是一项专业性比较突出的工程，每个弱电系统中都有专门的专业技术人员独立操作安装并且进行调试工作，就算是工程监理师也不可能对每一项系统都了如指掌，所以专业技术人员应该保证弱电施工的质量，对弱电系统的所有设备和各项功能都严格进行控制。

2、配线工程。配线工程在电气安装工程中也是很重要的组成部分，配线工程质量的好坏最终可以直接影响建筑体的使用寿命和整体安全性，在配线工程施工的过程中，要选择最适合建筑物的施工方法，采取合理有效地技术措施，严格按照配线工程的设计内容进行施工，施工结束后一定要按照规范要求进行验收工作，做好关于配线工程在施工之前、施工过程中、施工结束后的一切质量控制工作，严格把好质量关，认真做好技术审查工作，在审查过程中如果发现不符合操作规范和技术指标的地方，应及时请专业技术人员提出解决方案，保证配线工程按照预期的方案顺利进行施工工作。

3、分部、分系统调试。分部、分系统调试的这个阶段主要是对各小系统和部分之间进行试验，保证各项试验内容均达到设计以及生产要素的要求，全力配合好电力监控中心对各供电系统的实时监测以及控制。

4、电气系统通电及联合调试。一是以最初设计为主要依据，对供电系统和配电系统按照主回路先进行送电然后支回路再进行送电的顺序进行工作。二是对于高压室、低压室、各项开关的试验首先要使用正常稳定地工作电压进行供电工作，确认各项开关能准确的进行通电以及断电工作，并保证动作正常进行，然后再用调压器进行降压或者是失压的试验工作，确保对各开关做到正确分析和判断。电气安装施工的项目及调试工作是判断供电系统、配电系统、设计质量、安装质量、材料、设备等内容的重要工作内容，其中调试工作能对电气线路工程的整体性、完整性、正确性起到良好的作用，还能保证电气设备的各项功能正常运转，严格按照规范内容进行控制。因此。在电气安装施工过程中要提高调试工作强度，为建筑工程顺利完成任务目标提供保障。

四、电气安装质量控制的措施

电气安装的工程师只有不断地提高自身的专业素质和技术水平，才能更好地完成对电气工程质量的控制，以下是本人结合实际工作经验对电气安装质量控制提出的两点建议：

1、严格遵守质量规范的内容。电气安装工程中对于施工质量的规范要求内容较多且要求严格，施工中的控制人员不仅要懂得专业知识还要结合实际经验，通过理论与实际相结合，不断积累，对规范要求的内容也应该熟悉掌握。在施工过程中一定要切记规范的内容，不得使用伪劣产品，损害企业的名誉和信誉，这样才能保证电气工程安全进行。

2、完成任务目标，实现优质工程。可想而知，每一个工程的任务目标都是实现优质工程，为企业赢得信誉的同时有获得丰厚的利润，那么如何才能实现优质工程呢？首先，施工单位的管理人员要有责任心，对各项工作做到认真负责，其次要对施工过程中重点环节了然于胸，任何事情做到预先防范、公私分明、责任划分清楚。所以，电气安装质量控制必须要依据施工合同内的条款进行，加强施工中的管理工作，实现全方位的控制，从而成为优质工程。

五、结语

在建筑工程所有施工项目中，电气工程是最具复杂性、系统性的工程，其中电气工程系统的设备主要分为强电和弱电两种，目前我国在施工中普遍采用的是强电系统。其系统的自身设备精致细密、结构多样复杂、技术成熟、牢固、安全性较高、自动化设备等，以及对安装的方法和质量控制比较严格。对于建筑工程的整体投资以及施工质量和工期的进展都十分精确，各项指标需严格按照规范进行。因此，施工单位应在整个建筑工程电气安装的过程注意以上环节，从而使整个电气安装在达到规范要求的同时更好的完成任务目标。

参考文献

[1]注册建筑电气工程师必备规范汇编[M].中国计划出版社，2003.

[2]中国建筑设计研究院机电院.智能建筑电气技术（精选）.中国电力出版社，2005.