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摘 要：著重分析了智能建筑中引發(fā)諧波畸變的各類擾動源，并針對諧波畸變的危害，提出相應(yīng)的防范措施。
關(guān)鍵詞：智能建筑 諧波畸變 擾動源
1 引言
智能建筑三A系統(tǒng)(設(shè)備自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng))中大量自動化設(shè)備需要高質(zhì)量的電源，但同時其中相當數(shù)量的設(shè)備由于具有非線性負載特性，又是引發(fā)諧波畸變的擾動源。因此分析引發(fā)諧波畸變的各類擾動源，并針對諧波畸變的危害，提出相應(yīng)的防范措施，對智能建筑中三A系統(tǒng)的安全運行具有重要意義。
2 諧波分析依據(jù)
國際電工委員會(IEC)在文獻[1]中制定了單次諧波電壓的兼容水平，即最大容許值。當各次諧波電壓低于文獻[1]規(guī)定的限值時，總的諧波電壓畸變不超過8%。該規(guī)定兼顧了供電系統(tǒng)與制造商的共同利益。
在GB/T14549-93標準中規(guī)定：380V電網(wǎng)中各奇次諧波電壓含有率限值為4%，各偶次諧波電壓含有率限值為2%。總的諧波電壓畸變率允許值為5%。以上均指相電壓。
GB50174-93(電子計算機房設(shè)計規(guī)范)在電源質(zhì)量分級中對諧波電壓畸變率提出明確限值。計算機房電源質(zhì)量劃分為A、B、C三級，允許諧波電壓畸變率限值A(chǔ)級為3%～5%，B級為5%～8%，C級為8%～ 10%。筆者認為智能建筑中其他自動化設(shè)備對電源質(zhì)量的要求均可參考此規(guī)定限值。 
諧波電流畸變能對電壓畸變產(chǎn)生很大影響，因此采取降低各類電氣及電子設(shè)備的諧波電流至允許值，來滿足低壓配電網(wǎng)的兼容水平是行之有效的手段。在分析諧波電流時，應(yīng)注意多臺設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流具有一定規(guī)則的疊加性，也應(yīng)考慮并非所有產(chǎn)生諧波的設(shè)備同時處于工作狀態(tài)。
依據(jù)上述有關(guān)標準，在國內(nèi)標準對智能建筑低壓配電網(wǎng)總諧波電壓畸變率限值尚無明確規(guī)定時，筆者認為可考慮將電源系統(tǒng)的總諧波電壓畸變率限制在5%以下。若超過5%應(yīng)適當采取防范措施，以保證智能建筑三A系統(tǒng)的安全運行。
3 智能建筑內(nèi)主要請波擾動源
智能建筑中具有一定非線性負載特性的設(shè)備是產(chǎn)生諧波畸變的主要擾動源，可歸納為以下幾類：①照明系統(tǒng)中的照明鎮(zhèn)流器、調(diào)光設(shè)備(相位角控制器)。②計算機、復(fù)印機、打印機等辦公自動化設(shè)備。③UPS不間斷電源及開關(guān)電源。④電梯、空調(diào)等動力設(shè)備中普遍應(yīng)用的變頻傳動裝置(VFD)。⑤其他具有一定非線性負載特性的電子控制設(shè)備。
以上①、②類設(shè)備具有數(shù)量大、多臺型號規(guī)格相同、負載特性相同的特點，其中同種設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流大致線性疊加，如個人計算機電流偕波畸變率可達75%，此類設(shè)備對總諧波畸變率的影響不容忽視;③類擾動源UPS不間斷電源及開關(guān)電源屬于非線性負荷，在它們的交流輸入倒有大量諧波電流反饋至低壓配電網(wǎng)，使電網(wǎng)遭受污染;④類擾動源變頻傳動裝置(VFD)產(chǎn)生的諧波可使輸入電流波形嚴重畸變，如圖1所示。此類設(shè)備(未采取防范措施時產(chǎn)生的諧波畸變對總諧波畸變率影響較大。
圖1變頻傳動裝置輸入電流波形
鑒于智能建筑對三A系統(tǒng)運行的高可靠性要求，應(yīng)適當采取消除或抑制諧波危害的防范措施如下：
(1)在根據(jù)負載確定電力變壓器額定容量時，應(yīng)考慮諧波畸變而留有格量。在民用建筑設(shè)計中一般應(yīng)保證變壓器負荷率為70%～80%左右，該負荷率的工程裕量即可防范諧波引起的變壓器發(fā)熱危害。
(2)在電纜截面選擇中應(yīng)考慮諧波引起線纜發(fā)熱的危害。對于聯(lián)接諧波主要擾動源設(shè)備的配線，確定線纜載流量時應(yīng)日有足夠裕量，可適當放大一級選擇線纜截面。在三相四線制系統(tǒng)中，應(yīng)考慮三次諧波電流和高次諧波電流引起的集膚郊應(yīng)對中性線的發(fā)熱危害，即在中性線截面的選擇中國有足夠裕量。
(5)為克服諧波畸變引起的低壓開關(guān)設(shè)備的發(fā)熱和誤動作，建議按以下原則選擇低壓配電設(shè)備：熱磁型、電子型配電用斷路器應(yīng)適當降低額定電流使用;漏電保護器除應(yīng)適當降低額定電流使用外，尚應(yīng)在選定額定電流靈敏度時考慮諧波的泄漏電流;接觸器、熱繼電器應(yīng)適當降低額定電流使用;在諧波畸變較嚴重的配電回路中可放大一級選擇低壓配電設(shè)備。
6 結(jié)束語
智能建筑三A系統(tǒng)中存在尤其大量產(chǎn)生諧波擾動的設(shè)備，在設(shè)計中應(yīng)針對產(chǎn)生諧波擾動的設(shè)備特點，采取適當?shù)姆婪洞胧�，這對消除諧波故障隱患是非常必要的。
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