商業(yè)建筑

高層建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(設(shè)備 自動(dòng)化系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、通信自動(dòng)化系統(tǒng))中的大量自動(dòng)化設(shè) 備需要高質(zhì)量的電源，但這些設(shè)備中相當(dāng)一部分的設(shè)備由于具有非線 性負(fù)載特性，又是引發(fā)低壓供電系統(tǒng)諧波畸變的擾動(dòng)源。這些諧波源 對供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重污染，使電能質(zhì)量下降，不僅給樓宇中的電氣設(shè) 備、電子設(shè)備甚至整個(gè)樓宇智能化系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的危害和不良影響。 因此，分析引發(fā)辦公樓宇供電中諧波畸變的各類諧波源，并針對 諧波畸變的危害，提出適宜的治理措施，對高層辦公建筑中樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

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. 存在的問題

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1）諧波來源

樓宇配電系統(tǒng)中的諧波主要來自兩個(gè)方面，一是負(fù)載本身含有大 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)本身含有一定量 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)。

樓宇配電系統(tǒng)中的負(fù)載有以下特征：

(1）單相負(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稱等問題。

（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、照明設(shè)備。部分樓宇配電系統(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。據(jù)測試，樓宇配電系統(tǒng)中的諧波源， 其諧波畸變率都較大，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%。

（4）樓宇配電中的大多數(shù)智能化及自動(dòng)化設(shè)備對供電電能質(zhì)量 要求較高，特別是對諧波敏感。

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. 諧波危害

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樓宇配電系統(tǒng)的諧波電壓和諧波電流，對配電系統(tǒng)造成了極大的 污染， 不僅惡化了電網(wǎng)電能質(zhì)量，并對各種用電設(shè)備也造成了一定 的危害。諧波對樓宇配電系統(tǒng)的危害主要有兩部分：

1)對配電網(wǎng)絡(luò)的危害

（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)重時(shí)使系 統(tǒng)短路，發(fā)生配電故障甚至造成人身傷害。

（3）對斷路器、熔斷器、繼電器等各類保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生干擾，使 其誤動(dòng)作或者舉動(dòng)作。

2）對用電設(shè)備的危害

（1）使照明設(shè)備縮短，對白光光源的照明設(shè)備影響更大。美 國IES 照明手冊明確指出，若諧波電壓畸變率達(dá)到5%，則白熾燈壽命縮 短47%。

（2）使電壓表、電流表等各類電子測量設(shè)備測試誤差增加。

（3）容易引發(fā)無功補(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。也可以導(dǎo)致無功補(bǔ)償設(shè)備無法投切，系統(tǒng)功率因 數(shù)無法提高。

. 解決方案

目前的諧波治理設(shè)備主要有無源濾波器以及有源濾波器。傳統(tǒng)的

無源濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此有著廣泛的應(yīng)用。但是隨著各 配電中心對電能質(zhì)量要求的提高，無源濾波器的局限性也逐漸凸顯。 基于此，有源濾波器（Active Power Filter）由于其卓越的諧波補(bǔ) 償性能而被廣泛應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)的無源濾波器，有源濾波器主要有 如下優(yōu)勢。

1） 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，并可同時(shí)對諧波、無功、三相不平衡進(jìn)行補(bǔ)償；

2） 受電網(wǎng)阻抗影響小，能抑制電網(wǎng)諧振；

3） 補(bǔ)償方式靈活。既可對特定的諧波源進(jìn)行補(bǔ)償，也可以對多 個(gè)諧波源進(jìn)行補(bǔ)償；

4） 可無限制過載，不會(huì)降低配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。