论文建筑电气谐波治理措施与设备选型简析，该文是谐波治理相关在职研究生论文范文跟设备选型和设备选型简析和建筑电气有关毕业论文怎么写.
文/ 孙博 广东省建科建筑设计院有限公司 广东广州 510500
【摘 要】概括谐波主要危害,分析电气设计主要谐波抑制和治理措施,分析无源滤波和有源滤波等主要参数的设计和选择,供广大同行参考
【关键词】谐波；无源滤波；APF；建筑电气
随着电力电子技术的快速发展,建筑中各种变频和非线性负荷广泛应用（如计算机、变频空调、LED 灯、变频风机、水泵、汽车充电桩、气体放电灯等）,造成建筑供配电系统谐波问题越来越突出,影响供配电系统安全稳定运行.
建筑电气谐波的主要危害有1,谐波电流造成线路和设备损耗增加、发热使用寿命减短；2,谐波电流影响继电保护、电能表、计算机和精密仪器等设备正常运行；3,传统功率因数调节器是测量基频相移功率因数,无功补偿电容器因谐波电流产生的谐波无功使实际功率因数低于测量值
造成电容器组
拒投,无功补偿装置成了摆设,且谐波无功造成发热甚至发生串联谐振.
所以了解建筑谐波特性,分析各谐波治理方法,采取合理的谐波措施,在经济性与治理效果之间取得良好的平衡,对建筑电气设计合理优化设计有积极作用.
1.谐波治理措施简析
（1）选择带Δ 接线的变压器接线形式,这种接线形式使3n 次谐波在Δ 绕组中形成环流,可以抑制3n 次谐波流入共用电网,但Δ 绕组中谐波电流会造成绕组铜损增加、变压器绕组过热,所以在变压器选型时应适当降容.[2]
(2) 增加导线截面,对于3n 次谐波电流较大的三相配电线路或谐波电流较大的单相配电线路,配电设计时应该增加中性线导线截面、考虑导线载流量降容,避免中性线电流过大,导致导线发热,影响使用寿命和使用安全.《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008[1] 第7.4.4.3 条对谐波影响下,导线截面选择做了相应要求.
(3) 谐波源负荷和非谐波源负荷分开供电,可以用三相配电线路对谐波源负荷集中供电,且尽量做到三相负荷平衡,三相供电即能增加系统谐波电流承受能力,且有利于谐波电流的相互抵消；即降低对其他设备负荷和谐波敏感负荷的影响,也便于谐波的集中治理.
(4) 对于大容量谐波源,在有条件的情况下,可以提高供电电压,采用专用线路对谐波负荷供电,可以增加系统谐波承受能力,也便于谐波集中治理.所以设计时应尽量采用单独变压器给空调供电,同时适当减低变压器负载率,这样既能减小大型变频设备对其他用电负荷干扰,又便于集中治理.
(5) 合理设置无源滤波器,无源滤波器结构简单、成本低廉、可靠性高,被广泛运用于配电系统谐波治理.通过在无功补偿电容器串联一定电抗率的电抗器,能有效消除特定次谐波电流,能很好的将谐波抑制和无功补偿相结合.
(6) 对于谐波频率带宽,波动大的配电系统,可以设置有源滤波器（APF）.有源滤波是采用电力电子装置,通过特定算法,产生一个与谐形相同、幅值相等、相位相反的电流来抵消谐波电流.
2.无源滤波器参数选择
在民用建筑领域,一般通过在无功补偿电容器上串联特定电抗率的电抗器构成LC 串联滤波器,这样既能做到无功补偿,又能抑制谐波和限制电容及合闸涌流.在选择电抗器的时候,应该通过调谐避免谐振.当
[4]（XL 为串联电抗器工频感抗、XC 为电容器工频容抗时,n为谐波次数）时,无功补偿回路对谐波呈感性,谐波电流流入无功补偿回路达到滤波效果.《并联电容器装置设计规范》要求“当谐波为5 次及以上时,电抗率宜取4.5% ～ 5%；当谐波为3 次及以上时,电抗率宜取12%；亦可以采用4.5% ～ 5% 与12% 两种电抗率混装方式”.
在无功补偿回路串联电抗器时,应该考虑电抗器对补偿电容器的影响,电容器接入电抗器时,其运行电压将变高,具体如式1~ 式3[5] 所示
式中Ug 为电容器两端运行电压,Un 为母线电压,ZL 和ZC 分别为电抗和电容的感抗和容抗.有式3 可以看出,当在无功补偿器选型时,不但要选择电抗率,还应该根据运行电压和电抗率选择电容器额定电压.
由于电抗器要消耗部分无功功率,电容器补偿无功应该考虑电抗器的消耗功率,电容器应该补偿的无功如式4~ 式5 所示：
式中UC 为电容器两端额定电压,QC 为电容器补偿无功,Q 为补偿装置补偿无功.由上可以看出,电容器补偿无功应该满足式4 的要求,否则会出现系统无功补偿不足的现象.
3.有源滤波器参数选择
APF 主要分为三相四线制和三相三线制[6],前者适用于单个谐波电流小,分布比较分散,比如节能灯、荧光灯、电梯、计算机以及空调等民用建筑领域,这类设备3 次谐波较大、负荷不平衡较突出.后者适用于运用于工业建筑领域,例如变频器、整流器、中频炉、大型 UPS 以及电弧炉等,这类设备单个谐波电流大.根据接入电源侧的方式不同, APF 可分为串联型、并联型.
APF 容量参数的选择是需要重点考虑的地方,容量过大,造成大牛拉小车,投资浪费；容量过小,则达不到滤波效果.在进行APF 容量选择时,首先应确定建筑配电系统中谐波电流大小,不同类型建筑由于电气设备种类和比重都有较大差异,且电气设备对谐波敏感程度不相同,所以APF 容量应该根据建筑谐波电流及电气设备对电能质量要求共同决定.谐波电流见式6
式5 中,IHR 为谐波电流,IN 为设备额定电流,THDi 为谐波畸变率.谐波畸变率的确定需要大量统计得出,笔者在参考大量文献和实测数据的基础上,归纳总结了主要民用建筑谐波畸变率,如表1[7]
在计算出谐波电流的基础上,应该考虑无源滤波所滤除的谐波电流.APF 设备电流选择如式7 ～式8 所示
式中IC 为无功补偿装置电流,IHC 为无功补偿装置滤波电流,IHA 为APF 装置滤波电流.k 为滤波系数,一般取0.2.
表一：不同类型建筑谐波畸变率
结论：
随着电动汽车、光伏发电、节能变频等非线性负荷的快速推广,民用建筑领域谐波危害越发严重.虽然《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-1993[8] 对进入公共电网谐波做了要求,但民用建筑用电并没有认真考察这点,管理和用户没有对谐波危害引起足够重视,往往是在设备损坏后才查找原因.笔者在概括谐波危害基础上,分析电气设计时可以采取的抑制和治理措施,并就无源滤波和有源滤波选型和应注意问题作了简单分析,意在供广大同行参考.
参考文献：
[1] 中国建筑东北设计院等．JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S]．
[2] 迟珊．民用建筑电气系统设计中谐波的危害及抑制方法[J]．建筑应用,2013,（32）：66-71.
[3] 刘小芳,况东．建筑电气设计中对谐波污染抑制的抑制
综上而言：上述文章是关于经典谐波治理专业范文可作为设备选型和设备选型简析和建筑电气方面的大学硕士与本科毕业论文谐波治理论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
参考文献：
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