浅析谐波治理措施在建筑电气设计中的应用(1)

摘要：本文结合笔者多年工程的实践经验，对谐波存在于智能建筑中的危害进行了分析，并针对目前在建筑电气设计中应用的谐波治理措施作了比较与分析，谨供大家作参考之用。

1 谐波对智能建筑的危害

智能建筑中谐波主要来自两方面：一是大量非线性负荷形成的谐波源，例如计算机系统、开关电源、电子式荧光整流器等导致配电系统的电压、电流发生畸变，产生谐波;二是公用电网本身具有一定的谐波含量和配电变压器作为谐波源产生的谐波，由公用电网侧传输至配电系统。

恶劣的谐波环境将会对智能建筑中用电设备和系统造成巨大的危害，主要表现在以下几个方面：

①由于设备自身产生的接地电流在设备和真实地之间产生一个电压降，因此，容易使电脑死机;高次谐波会在中性线上叠加，中性线电流能够在建筑物金属结构上任意流动，从而产生不受控制的磁场，即引发计算机屏幕的频闪现象;由于开关、短路以及负载变化而引起的短时间电压变化将会引起灯光频闪，过度的频闪将会使人体不舒服;严重的谐波畸变会引起在一个正弦周波内的额外过零点，影响测试设备，干扰程序控制装置的同步性，导致控制装置死机。

②智能建筑中线缆密布，系统设备繁多，微电子装备复杂，且防护能力弱，高次谐波将会使智能化系统设备产生误码、错码、误动作，使信号系统受到污染、产生噪声，甚至连通话质量都不能保证。随着低电压信号在IT设备中使用的增加，比特错误率也随之提高，甚至可以高到使整个网络瘫痪。

③在谐波电压作用下，电容器会产生额外的功率损耗，加快绝缘介质的老化。更为严重的是，大量谐波电流很可能引发电容器和系统其他元件之间的并联谐振或串联谐振，造成电容器超载而损坏;使与电容器连接的配电回路中所有线路、设备因电压闪变、超压、过负荷而损坏。

④配电回路的谐波电流含量高会使断路器遮断能力降低。这是因为畸变电流过零点时，电弧电流随时间的变化要比工频正弦电流大，电弧电压的恢复要迅速得多，使电弧容易重燃，导致误跳闸或在该跳闸的时候根本不跳。剩余电流可能会达到使剩余电流保护装置动作的设定值。事实表明，空气电磁断路器不能遮断其分断能力范围内波形畸变率超过50%的故障电流，而且还会导致断路器损坏。

⑤电压谐波会导致感应电动机的额外损耗。高次谐波导致的扭矩脉动在联轴器和轴承处会产生磨损和裂纹。由于电机速度是固定的，谐波中储藏的能量就以额外的热量形式散发了，导致设备过早老化。

⑥对于电力电缆和配电线路，谐波电流频率增高会引起明显的集肤效应，导线电阻增大，线损加大，发热增加，绝缘过早老化，容易发生接地短路故障，形成潜在的火灾隐患。在智能建筑中大量集中使用电子计算机和大面积采用电子节能气体光源照明的场合，中性线电流甚至达到相线电流的2倍，致使中性线过热、烧毁，甚至导致火灾。