摘要： 随着时代的发展，科学技术的进步，我国在建筑电气方面的投资变得更加注重。在建筑电气设计中，电气设计质量是否达标直接决定着建筑物的安全性和节能性。本文首先就治理谐波的重要意义进行初探，然后就谐波的定义及其造成的危害进行分析，最后提出了几种谐波治理方法，旨在与同行交流，不断提高建筑电气设计质量，确保建筑物的高效节能。
关键词：谐波治理方法；建筑电气设计；应用
Abstract：With the development of times and the progress of science and technology, our country in building electrical investment become more attention. In the construction of electrical design, electrical design standard quality directly decides whether the buildings feature the safety and energy conservation. This paper first governs harmonic significance of the research, and then harmonics of the definition and the harm caused to carry on the analysis, finally puts forward several harmonic treatment methods to communicate with their colleagues, constantly improves the quality of the construction of electrical design, and makes sure the building and energy saving.
Keywords: harmonic treatment methods; building electrical design; application
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
近些年来，很多建筑特别是智能建筑应用了大量的可控硅整流设备和换流逆变设备，造成大量谐波的产生，对建筑电气系统的正常运行造成了很大的障碍。不但会降低电能质量，还会造成巨额的经济损失，甚至威胁整个电网运行的安全。基于此，笔者做出以下几点探讨。
一、治理谐波的重要意义
谐波现象早就存在，而对谐波治理的研究和工程实施主要集中在功率较大的工业设备，民用建筑低压配电系统谐波治理的工作尚没有引起足够重视，缺少系统的谐波治理方法。随着楼宇自动化进程的不断发展，形式多样的非线性负载，如计算机、荧光灯、不间断电源以及变频空调等非线性设备在办公楼宇等民用建筑中得到了广泛应用，这些非线性设备产生了大量的谐波，正日益成为低压配电系统主要的谐波源，非线性负载产生的谐波电流如果不加抑制直接注入系统，必然引起电网波形畸变，导致变压器发热，增加电网网损，造成电能浪费，给电网安全运行带来影响。因此，就谐波治理方法在建筑电气设计中的应用进行探讨具有重要的意义。
二、谐波的定义及其造成的危害
（一）谐波的定义
所谓谐波，就严格意义而言，它是指电流中所含频率为基波整数倍的电量，通常是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其它大于基波频率的电流产生的电量。就广义而言，因为交流电网有效分量为工频单一频率，所以任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。
（二）谐波造成的危害
1、造成电气设备运转不畅
谐波的出现，不仅会造成电动机产生附加的损耗，还会造成机械振动和噪音，甚至引发火灾，由此可见，谐波的出现会导致电气设备运转不畅。
2、造成电气设备使用效率下降
各电气设备在使用公用电网时，设备元件就会产生附加谐波，导致发电与输电效率大大降低，进而影响电气设备使用效率，若大量谐波集中穿过中线，就会造成电路过热，容易引发火灾。
3、对附近通信系统造成的危害
谐波的出现，轻则产生噪音、降低通讯质量，重则造成信号丢失，导致通信系统难以正常工作。
（三）谐波对建筑电气造成的危害
因电气设备在接地时产生的电流在设备与大地之间形成电压降，从而导致计算机死机；因中性线上高次谐波的叠加，所以中性线上的电流能在建筑物的金属结构上随意流动，形成难以控制的磁场，从而出现计算机屏幕频闪的现象；因开关电气设备、线路短路和负载变化而导致短时间内电压的变化引起灯光频闪，频闪一旦过度就会给人体造成不适；谐波严重畸变就会导致一个正弦周波内产生附加过零点，从而影响设备的测试性能，对程序控制装置的同步性产生干扰，造成控制装置失灵。
电容器在谐波电压的作用下，极易产生附加的功率损耗，从而加快了绝缘介质的老化进程。尤其是谐波电流较大就会导致电容器与电气系统其它元件的串联谐振或并联谐振，因而造成电容器因超载而损坏。
断路器分断能力的高低主要取决于配电回路中谐波电流含量的高低。主要是由于畸变电流在过零点时，电弧的电流会随着时间变化而比工频正弦的电流高，电弧电压迅速恢复，导致电弧极易重燃，从而在该跳闸的时候不跳闸，而不该跳闸的时候却跳闸，剩余电流极有可能达到剩余电流保护装置动作的设定值。
电动机在电压谐波的作用下，容易产生额外的损耗。高次谐波则会导致扭矩动脉在轴承与联轴器连接处产生裂纹和磨损。而电机速率固定，谐波中所存储的能力就会以附加热量的形式散发，加快了设备的老化进度。
三、谐波治理方法在建筑电气设计中的应用
（一）在建筑电气设计中治理谐波时LC滤波器的应用
LC滤波器的应用，就是在建筑电气设计中治理谐波时采用较为传统和普遍的谐波抑制方法。LC滤波器是集电感、电阻、电容的组合于一体的滤波器，通常以串联的方式将电抗器和电容器相连，当这一电路的阻抗在某一频率时，其阻抗的设计值比其它电力的阻抗要低很多，因而造成过载，导致电路被烧坏。此外，还会导致功率因数过补偿，且LC滤波器不受控制，导致滤除效果降低。
（二）在建筑电气设计中治理谐波时有源电力滤波器的应用
有源电力滤波器是一种并联型的受控且反应迅速的谐波电流源，并与非线性电力负荷并联，从而自动检测出非线性电力负荷形成的谐波电流。它与LC滤波器相比，由于其能同时对多次和高次谐波进行滤除，且不会造成谐振，因而其谐波治理效果要好，但价格较高。因而在建筑电气设计过程中，有源电力滤波器的安装，应结合配电系统的负荷情况，在不同的位置进行安装，通常是与谐波源越靠近，则谐波滤出效果越好，真正实现物有所值。
（三）在建筑电气设计中治理谐波时混合型滤波器的应用
混合型滤波器的应用，就是把LC滤波器与有源电力滤波器混合使用。LC滤波器是由诸如3、5、7、9等单次的单调谐滤波器和高通滤波器的支路构成，而有源电力滤波器是由八个IGBT、滤波电感和直流电容组成。滤波电感能有效降低有源电力滤波器形成的高频开关频率谐波，直流电容为有源电力滤波器提供稳定直流电压。LC滤波器与有源电力滤波器串联之后并入电网，而有源电力滤波器是间接的滤除谐波电流，所形成的补偿电压中只含谐波电压，所以功率容量不大，且经济价值良好，无形中降低了建筑电气系统的造价。
（四）在建筑电气设计中治理谐波时谐波保护器的应用
谐波保护器的应用，就是磁场性能进行谐波能力滤除的一种方法。谐波保护器能从根本上滤除对电路系统有害的谐波，比有源电力滤波器更具有经济性。由此可见，利用磁场滤除谐波能量，不仅提高了建筑电气系统的可靠性，还延长了建筑电气系统的使用寿命。比如HPD谐波保护器，采用了超微晶合金材料与创新科技的特别电路，能吸收各种频率各种能量的谐波干扰，将谐波消除在发生源，自动消除对用电设备产生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等干扰。且HPD并联在电路中使用，本身并不耗电。
总之，在建筑电气设计中谐波治理方法的应用是一项较为系统、复杂的工作。为尽可能的降低谐波对我们造成的危害，应加大谐波治理方法的应用力度。只有这样，才能有效降低建筑电气设计和施工成本，有效提高电能质量，从而确保建筑电气系统高效、安全的运行，最终提高建筑电气设计质量。
参考文献：
[1]郑国兴.谐波保护器及其在智能建筑中的应用[J].低压电器,2007,(20)
[2]齐立芬,姚宁.电力系统中谐波的产生、危害和抑制方法分析[J].煤炭工程, 2010,(02)
[3]黄瑞昌.浅析谐波治理措施在建筑电气设计中的应用[J].中国新技术新产品, 2011,(12)
[4]王世刚.电力系统中谐波分析和抑制手段[J].中国高新技术企业,2011,(19)
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。