楼宇变配电系统中的谐波治理之管见

1、前言：随着人们低碳生活意识的增强，建筑电气节能技术已摆在了物业管理者 的面前，生活质量的提高，办公环境的舒适，相应配套的各种电器设备随z增多, 同时伴随岀现电网谐波电流和谐波电压危害，那么就会面临危及用电质量的保 证，木文在概述电网谐波及其危害性基础上，侧重讨论电力系统发展过程中谐波 源的变化，并提出楼宇电气设备中谐波抑制之管见。关键词：谐波源谐波危害 谐波抑制方法一、谐波的概念电力系统中的谐波指的就是正弦交流电波形的失真，我们通常说的50hz指 的是交流电的正常工作频率，也就是基波，那么相对应基波的奇、偶次整倍数皆 为谐波，如基波为50h乙 那么2次谐波就是100h乙3次谐波就为150h乙

2、是 通过对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解得出，谐波频率与基波频率的比值 (n-fn/fl)称为谐波次数。谐波实际上是一种干扰量。如图所示图一正常的电压电涼波形一正弦波图二 含有谐波的电压波形 图三 含有苗波的电流波形从图二看出，电压波形出现了与图一不同的开口电压波形。从图三看出，电流波形变成了方波，与图一中的电流波形完全改观。二、楼宇电气设备中谐波源楼宇配电系统屮的谐波主要来自两个方面：一是用电设备本身含有大量的谐 波源，这些谐波源可以产生大量的谐波电流，通过线路阻抗，又可以致使系统电 压中出现谐波电压;二是公用电网木身含有一定量的谐波电压，这部分谐波可以 由网侧传输至配电系统。楼宇配电系

3、统中的负载设备有以下特征：单相负载多楼宇配电系统中，单相负载占到一半以上，而单相负载可以引起零序谐波, 并能造成三相不平衡以及三相相差不对称等问题。(2) 非线性负载比例高楼宇配电系统中的主要设备有个人电脑、复印机、通讯设备、电子照明设 备。大型it公司配电系统中还会有ups、一次电源等负载，这些负载都是楼 宇配电系统中的主要谐波源。(3) 谐波源谐波畸变率大根据测试，楼宇配电系统中的谐波源的谐波畸变率都较大，如个人电脑谐 波电流畸变率为100%, ups畸变率约为20%-30%, 一次电源谐波电流畸变率 通常为40%-50%o三、谐波的危害楼宇配电系统的谐波电压和谐波电流，对配电系统造成了极

4、大的污染，不 仅降低了电网电能质量，并对各种用电设备也造成了一定的危害。谐波对楼宇配 电系统的危害主要有：1. 使变压器产生附加功率损耗、发热量增加以及产生脉冲转矩和噪声。2. 加速绝缘线缆老化、发热量增加、寿命缩短。严重吋使系统短路，发生配电 故障甚至造成人身伤害。3. 对断路器、熔断器、继电器等各类继电保护装置产生干扰，使其误动作造成 停电事故。4. 使照明设备缩短寿命，对白光光源的照明设备影响更大。若谐波电压畸变率 达到5%,则白炽灯寿命会缩短47%。5. 使电压表、电流表等各类电子测量装置误差增大。6. 容易引发无功补偿设备的串联谐振或者并联谐振，引起电容器涨肚甚至爆炸、 导致无功补偿

5、设备无法投切、系统功率因数无法提高7谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重 者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作四、谐波抑制办法谐波产生的根本原因是由于使用了非线性负载，因此，解决的根本办法 是把产生谐波的负载的供电线路和对谐波敏感的负载的供屯线路分开。由于 非线性负载引起的畸变电流在电缆的阻抗上产生一个畸变电压降，而合成的 畸变电压波形加到与此同一线路上所接的其它负载，引起谐波电流在其上流 过。1 加大电缆截面积，减少回路的阻抗。2. 提高变压器容量，特别是加大中性线电缆截面。3. 采用选用整定值较大的断路器、熔断器等保护元件。4. 将线性负载与非线性负载从同一电源

6、接口点分开，分别对各电路负载供电， 这样可以使由非线性负载产生的畸变电压不会传导到线性负载上去。5. 使用有源滤波器补偿非线性负载。(1) 有源电力滤波器特征：主要用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，这种滤波器 对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，补偿特性不受电网阻抗的影 响。(2) 有源电力滤波器系统组成：主要由指令电流检测电路和补偿电流发生电路两部分组成。(3) 有源滤波器谐波抑制原理：由指令电流检测电路从负载电流屮分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性变化后发出补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根 据主电路产牛的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动 电路后作用于主电路。这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐 波与进行无功补偿的目的。并且滤除225次谐波，同时还能对不对称三相电路 的负序电流分量进行补偿，改善三相不平衡度。6. 混合型有源滤波器：采用无源滤波器(lc滤波器)与有源滤波器互补混合使用的方式，充分发挥lc 滤波器结构简单、易实现、成本低，有源电力滤波器补偿性能好的优点，克服有 源电力滤波器容量大、成本高的缺点，两者结合使用，既可补偿无功，又可补偿 谐波。小结：在物业设备管理过程中，会经常遇见这些问题，配电室值班电工都知道， 电容补偿柜中的补偿电容有