樓宇變配電系統(tǒng)中的諧波治理之管見(jiàn)

1、前言：隨著人們低碳生活意識(shí)的增強(qiáng)，建筑電氣節(jié)能技術(shù)已擺在了物業(yè)管理者 的面前，生活質(zhì)量的提高，辦公環(huán)境的舒適，相應(yīng)配套的各種電器設(shè)備隨z增多, 同時(shí)伴隨岀現(xiàn)電網(wǎng)諧波電流和諧波電壓危害，那么就會(huì)面臨危及用電質(zhì)量的保 證，木文在概述電網(wǎng)諧波及其危害性基礎(chǔ)上，側(cè)重討論電力系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中諧波 源的變化，并提出樓宇電氣設(shè)備中諧波抑制之管見(jiàn)。關(guān)鍵詞：諧波源諧波危害 諧波抑制方法一、諧波的概念電力系統(tǒng)中的諧波指的就是正弦交流電波形的失真，我們通常說(shuō)的50hz指 的是交流電的正常工作頻率，也就是基波，那么相對(duì)應(yīng)基波的奇、偶次整倍數(shù)皆 為諧波，如基波為50h乙 那么2次諧波就是100h乙3次諧波就為150h乙

2、是 通過(guò)對(duì)周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解得出，諧波頻率與基波頻率的比值 (n-fn/fl)稱(chēng)為諧波次數(shù)。諧波實(shí)際上是一種干擾量。如圖所示圖一正常的電壓電涼波形一正弦波圖二 含有諧波的電壓波形 圖三 含有苗波的電流波形從圖二看出，電壓波形出現(xiàn)了與圖一不同的開(kāi)口電壓波形。從圖三看出，電流波形變成了方波，與圖一中的電流波形完全改觀。二、樓宇電氣設(shè)備中諧波源樓宇配電系統(tǒng)屮的諧波主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：一是用電設(shè)備本身含有大量的諧 波源，這些諧波源可以產(chǎn)生大量的諧波電流，通過(guò)線路阻抗，又可以致使系統(tǒng)電 壓中出現(xiàn)諧波電壓;二是公用電網(wǎng)木身含有一定量的諧波電壓，這部分諧波可以 由網(wǎng)側(cè)傳輸至配電系統(tǒng)。樓宇配電系

3、統(tǒng)中的負(fù)載設(shè)備有以下特征：?jiǎn)蜗嘭?fù)載多樓宇配電系統(tǒng)中，單相負(fù)載占到一半以上，而單相負(fù)載可以引起零序諧波, 并能造成三相不平衡以及三相相差不對(duì)稱(chēng)等問(wèn)題。(2) 非線性負(fù)載比例高樓宇配電系統(tǒng)中的主要設(shè)備有個(gè)人電腦、復(fù)印機(jī)、通訊設(shè)備、電子照明設(shè) 備。大型it公司配電系統(tǒng)中還會(huì)有ups、一次電源等負(fù)載，這些負(fù)載都是樓 宇配電系統(tǒng)中的主要諧波源。(3) 諧波源諧波畸變率大根據(jù)測(cè)試，樓宇配電系統(tǒng)中的諧波源的諧波畸變率都較大，如個(gè)人電腦諧 波電流畸變率為100%, ups畸變率約為20%-30%, 一次電源諧波電流畸變率 通常為40%-50%o三、諧波的危害樓宇配電系統(tǒng)的諧波電壓和諧波電流，對(duì)配電系統(tǒng)造成了極

4、大的污染，不 僅降低了電網(wǎng)電能質(zhì)量，并對(duì)各種用電設(shè)備也造成了一定的危害。諧波對(duì)樓宇配 電系統(tǒng)的危害主要有：1. 使變壓器產(chǎn)生附加功率損耗、發(fā)熱量增加以及產(chǎn)生脈沖轉(zhuǎn)矩和噪聲。2. 加速絕緣線纜老化、發(fā)熱量增加、壽命縮短。嚴(yán)重吋使系統(tǒng)短路，發(fā)生配電 故障甚至造成人身傷害。3. 對(duì)斷路器、熔斷器、繼電器等各類(lèi)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生干擾，使其誤動(dòng)作造成 停電事故。4. 使照明設(shè)備縮短壽命，對(duì)白光光源的照明設(shè)備影響更大。若諧波電壓畸變率 達(dá)到5%,則白熾燈壽命會(huì)縮短47%。5. 使電壓表、電流表等各類(lèi)電子測(cè)量裝置誤差增大。6. 容易引發(fā)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的串聯(lián)諧振或者并聯(lián)諧振，引起電容器漲肚甚至爆炸、 導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償

5、設(shè)備無(wú)法投切、系統(tǒng)功率因數(shù)無(wú)法提高7諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重 者導(dǎo)致住處丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作四、諧波抑制辦法諧波產(chǎn)生的根本原因是由于使用了非線性負(fù)載，因此，解決的根本辦法 是把產(chǎn)生諧波的負(fù)載的供電線路和對(duì)諧波敏感的負(fù)載的供屯線路分開(kāi)。由于 非線性負(fù)載引起的畸變電流在電纜的阻抗上產(chǎn)生一個(gè)畸變電壓降，而合成的 畸變電壓波形加到與此同一線路上所接的其它負(fù)載，引起諧波電流在其上流 過(guò)。1 加大電纜截面積，減少回路的阻抗。2. 提高變壓器容量，特別是加大中性線電纜截面。3. 采用選用整定值較大的斷路器、熔斷器等保護(hù)元件。4. 將線性負(fù)載與非線性負(fù)載從同一電源

6、接口點(diǎn)分開(kāi)，分別對(duì)各電路負(fù)載供電， 這樣可以使由非線性負(fù)載產(chǎn)生的畸變電壓不會(huì)傳導(dǎo)到線性負(fù)載上去。5. 使用有源濾波器補(bǔ)償非線性負(fù)載。(1) 有源電力濾波器特征：主要用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，這種濾波器 對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影 響。(2) 有源電力濾波器系統(tǒng)組成：主要由指令電流檢測(cè)電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩部分組成。(3) 有源濾波器諧波抑制原理：由指令電流檢測(cè)電路從負(fù)載電流屮分離出諧波電流分量和基波無(wú)功電流，然后將其反極性變化后發(fā)出補(bǔ)償電流的指令信號(hào)。電流跟蹤控制電路的功能是根 據(jù)主電路產(chǎn)牛的補(bǔ)償電流，計(jì)算出主電路各開(kāi)關(guān)器件的觸發(fā)脈沖，此脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng) 電路后作用于主電路。這樣電源電流中只含有基波的有功分量，從而達(dá)到消除諧 波與進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?。并且濾除225次諧波，同時(shí)還能對(duì)不對(duì)稱(chēng)三相電路 的負(fù)序電流分量進(jìn)行補(bǔ)償，改善三相不平衡度。6. 混合型有源濾波器：采用無(wú)源濾波器(lc濾波器)與有源濾波器互補(bǔ)混合使用的方式，充分發(fā)揮lc 濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、成本低，有源電力濾波器補(bǔ)償性能好的優(yōu)點(diǎn)，克服有 源電力濾波器容量大、成本高的缺點(diǎn)，兩者結(jié)合使用，既可補(bǔ)償無(wú)功，又可補(bǔ)償 諧波。小結(jié)：在物業(yè)設(shè)備管理過(guò)程中，會(huì)經(jīng)常遇見(jiàn)這些問(wèn)題，配電室值班電工都知道， 電容補(bǔ)償柜中的補(bǔ)償電容有