諧波民用建筑電氣論文

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諧波民用建筑電氣論文

1諧波的定義產生分類以及應用

(1)諧波是指周期函數及周期性的波形中的常數

從其本質上來講,諧波是電流中交流電所含有的頻率是基波的整數倍的電量。簡而言之,就是非正弦的電量進行的傅里葉級數的分解產生的電量。在我們的日常生活中交流電為一般頻率,因此在廣義的諧波概論中分有:分級諧波,間諧波和次諧波等多種分類方法。諧波原被定義為聲學,后來由于使用靜止汞弧變流器造成了電壓電流波形的畸變。由此諧波與電氣系統有了深刻的結合,也有了廣泛的運用。造成諧波的主要非線性負載有ups,開關電源,整流器,變頻器等。

(2)諧波的產生:在一般的供電系統中

電流和電力系統相應產生的額定電壓值就會因為電磁共振而有非正弦波的產生。所以當我們把該種波形進行簡易的分解從而產生出現的一種波就是諧波,因此在一個電力系統中,諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。當電流流經負載時,其所承受的電流可能會有不穩定的非正弦電流出現,由此而形成的非正弦電流就是諧波。因為在一個電力系統中出現的頻率不同,我們也可以把諧波分為奇次諧波,偶次諧波和分量諧波。

(3)在平衡的三相電力系統中

直流與工頻之間的間諧波是由非正弦性電流疊加在主電流上的,所以諧波通過諧震在民用建筑管理方面也有諸多運用。我國也在諧波領域有極好的檢測和管理。例如電能質量測量儀。該設備可以有效的利用諧波來監測電力系統是否已經平衡。可以測量三相電壓、三相電流的諧波和序分量。該產品可以廣泛的應用于變電場、風電場以及民用建筑的電力系統的維護中。

2諧波給民用建筑的電力系統帶來的影響和危害

(1)諧波容易降低電力系統容量,如變壓器、斷路器、電纜等。

當在一個電力系統中系統的容量降低,會引起阻抗的變化,從而導致電流系統的不穩定和電壓的不穩定,長此以往容易加速設備老化,縮短設備使用壽命和家庭電路電器的電能耗損,使電能被浪費,加重了居民的電費開銷。在理想的公用電網所提供的電壓應該是單一而固定的頻率以及規定的電壓幅值。然而諧波電壓和諧波電流的出現對公用電網是一種污染。它使電設備的環境被惡化。也對周邊的電磁訊號造成了干擾。如當我們接聽電話,看電視都會因為諧波的影響而造成通訊不良等情況。

(2)諧波在電力系統中的出現對電力造成了浪費,更重要的是使供電的可靠性降低。

如果諧波不加治理,那么它是不會自然消除的,就如永恒磁場一樣,它會干擾很多設備的正常運行,因此諧波也會干擾整個電力系統的平衡,使大量游集在電網中的諧波電壓電流增加損耗,從而使得電力設備過熱,從而電網的電阻增大。嚴重時會使整個電力系統癱瘓,導致大面積停電。如果電網中的諧波源太過密集,則可能會出現電磁共振現象??芍率辜矣米儔浩骱碗娖鳟a生負載。這些電氣設備長期處于諧波引起的電磁共振中,容易發生串聯和并聯諧振條件,危及整個電力系統的運行。

(3)諧波容易引發電力系統的不平衡運行。

當輸電電網與通訊線路相臨近時,由于兩者間的電磁感應。使諧波分量產生異訊號的聲波干擾,破壞信號的正常傳輸,嚴重情況下會使電訊號中斷。諧波對電容器的影響也是造成電力系統不平衡的因素。當電容器與諧波發生共振時,會引起電流諧波的超標。諧波使工頻正弦發生畸變,產生鋸齒狀類頂波,長時間的局部放電,容易加速介質的老化導致電容器的損壞。其次對電力變壓器的影響,當諧波產生時。會干擾到變壓器變壓器的參數使電力系統不夠穩定。

(4)諧波對于避雷設備也會有較大的影響。

如避雷針、以及避雷網等避雷設施在與有諧波的干擾時會使其在高負荷的情況下運作。致使相關避雷設施由于放電時間過長或者過熱而損壞。

3如何抑制諧波在在民用建筑電力體系中的危害

(1)為解決電子設備裝置和其他諧波的污染問題通常會從兩方面著手。

一是裝配諧波補償裝置,使諧波頻率發生平衡。從而致使整個電力系統平衡。這是一種比較經濟的治理措施;二是對電力電子裝置進行改進,從其波源的產生來抑制諧波的產生,以消除波源為目標,從源頭上把諧波的產生扼殺在搖籃中。這就要在設備的本身上下功夫,才能用最直接最有效的方法來處理諧波的污染,采取切實可行的治理措施。

(2)現如今諧波濾除裝置已經逐漸的應用于民用建筑的電力系統中

它通過分析、檢測可以把每一組諧波產生的頻率在不干擾電力平衡的情況下給穩定的過濾出來,然后在多組濾波器的過濾下使諧波頻率不再為非正弦。但是多組濾波器常常會帶來電力體系的控制電路過度復雜,增加配電難度,成本增高,并且由于諧波所產生的頻率過于密集,因而想要將諧波全部濾除在電力系統中,是濾波器的一個難題。所以我們會增加無源濾波器的阻抗,通常會使諧波源產生更大的諧波電流,由此會帶來濾波器裝置自生帶來的諧波干擾。我們常常會把并聯濾波器安裝前后的諧波情況做過對比,就會發現,即使我們在電力系統中安裝濾波器使諧波頻率和電流頻率完全穩定,但是濾波器本身在控制電路和主電路中所造成的電流負荷增大,從側面增加了諧波的產生。所以在工業和民用建筑中我們常常會將無源濾波器進行適當的串聯或者并聯使用。從而達到機械平衡,電力平衡以及諧波頻率平衡。

(3)無源串聯濾波器也是一種常見的消除諧波的有效方法

當濾波器在無源串聯的作用下,電力體系中的電流會處處相等,使濾波器的頻率時時保持在一個穩定的情況下,如此就能保證諧波可以在不額外產生的情況下被濾除的條件。當諧波由內網設備產生而影響系統時,接入無源串聯濾波器,電網設備的阻抗會增大,從而減小電流不平衡運行的因素。值得我們關心的是,串聯濾波器使電網體系的電流減小,電阻增大??梢杂行Ф€定的節約電力,經濟而效益的解決了諧波的隱患。而并聯濾波器并不能減小諧波源產生的諧波,相反的是它擴大了諧波的范圍將諧波的密集度給大幅度的擴散化,避免諧波電流污染系統,是一種以大化小的治標手段。不僅如此,因為并聯濾波器對諧波的阻抗很低,人們常常會采用并串聯結合的方式或者單純采用串聯方式來消除諧波的隱患。

(4)有源濾波裝置也是抑制諧波的重要裝置。

有源濾波裝置主要是由電力電子元件組成電路,在電力系統中產生一個頻率磁場域,同幅度、反方向的來對諧波進行抵消,以達到中和的效果,避免諧波發散。它能促進和引導諧波的穩定。所以在民用建筑中是抑制諧波的重要裝置。

(5)無源濾波器主要是由電感器與電容器構成。

無源濾波器裝配簡單,且不會為電力系統帶來負荷。為民用建筑帶來了經濟、效益、安全的美譽。所以抑制諧波使用無源濾波器已經成了民用建筑的一種共識。

4結語

隨著電子電力技術的發展,諧波的危害已經日益嚴重。諧波的危害也日益顯露出來。尤其是在民用建筑的電力系統中影響頗多。所以我們要從全方位的做好抑制諧波的處理方法。用最經濟,最效益的設備來消除諧波給我們日常生活所帶來的負面影響。同時也希望把諧波用在更多的科技領域來促進民用建筑電力系統的進步和發展。

作者:劉秉清 單位:西安長安大學工程設計研究院有限公司

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