商業建筑

高層建筑樓宇自動化系統(設備 自動化系統、辦公自動化系統、通信自動化系統)中的大量自動化設 備需要高質量的電源，但這些設備中相當一部分的設備由于具有非線 性負載特性，又是引發低壓供電系統諧波畸變的擾動源。這些諧波源 對供電系統造成嚴重污染，使電能質量下降，不僅給樓宇中的電氣設 備、電子設備甚至整個樓宇智能化系統帶來嚴重的危害和不良影響。 因此，分析引發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化系統的安全運行具有重要意義。

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. 存在的問題

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1）諧波來源

樓宇配電系統中的諧波主要來自兩個方面，一是負載本身含有大 量的諧波源，這些諧波源可以產生大量的諧波電流，通過線路阻抗， 又可以致使系統電壓中出現諧波電壓。二是公用電網本身含有一定量 的諧波電壓，這部分諧波可以由網側傳輸至配電系統。

樓宇配電系統中的負載有以下特征：

(1）單相負載多。樓宇配電系統中，單相負載占到一半以上， 而單相負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）非線性負載比例高。樓宇配電系統中的主要設備有個人電 腦、復印機、通訊設備、照明設備。部分樓宇配電系統中還會有 UPS、 一次電源等負載，這些負載都是樓宇配電系統中的主要諧波源。

（3）諧波源諧波畸變率大。據測試，樓宇配電系統中的諧波源， 其諧波畸變率都較大，如個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智能化及自動化設備對供電電能質量 要求較高，特別是對諧波敏感。

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. 諧波危害

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

1)對配電網絡的危害

（1）使變壓器產生附加功率損耗，發熱量增加，以及產生脈沖 轉矩和噪聲。

（2）加速絕緣線纜老化，發熱量增加，壽命縮短。嚴重時使系 統短路，發生配電故障甚至造成人身傷害。

（3）對斷路器、熔斷器、繼電器等各類保護設備產生干擾，使 其誤動作或者舉動作。

2）對用電設備的危害

（1）使照明設備縮短，對白光光源的照明設備影響更大。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備測試誤差增加。

（3）容易引發無功補償設備的串聯諧振或者并聯諧振。引起電 容器漲肚甚至爆炸。也可以導致無功補償設備無法投切，系統功率因 數無法提高。

. 解決方案

目前的諧波治理設備主要有無源濾波器以及有源濾波器。傳統的

無源濾波器具有結構簡單等優點，因此有著廣泛的應用。但是隨著各 配電中心對電能質量要求的提高，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 償性能而被廣泛應用。相較于傳統的無源濾波器，有源濾波器主要有 如下優勢。

1） 動態補償，并可同時對諧波、無功、三相不平衡進行補償；

2） 受電網阻抗影響小，能抑制電網諧振；

3） 補償方式靈活。既可對特定的諧波源進行補償，也可以對多 個諧波源進行補償；

4） 可無限制過載，不會降低配電系統的穩定性。