諧波保護器在智能建筑中的應(yīng)用

智能建筑為適應(yīng)現(xiàn)代社會信息化與經(jīng)濟國際化的需要以及隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的日新月異，相互滲透而持續(xù)地發(fā)展。智能建筑中使用了大量的現(xiàn)代化用電設(shè)備和裝置如通訊系統(tǒng)、計算機、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、變頻空調(diào)、各種數(shù)碼辦公設(shè)備、燈光調(diào)控、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，惡劣的諧波環(huán)境對保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運行造成了極大的威脅。

電子計算機、微處理器以及其它電子儀器設(shè)備普遍存在著絕緣強度低、對諧波環(huán)境要求高、過電壓耐受能力差的弱點。高次諧波污染往往使得這些高靈敏的電子系統(tǒng)在運行時，經(jīng)常出現(xiàn)程序運行錯誤、數(shù)據(jù)錯誤、時間錯誤、死機、無故重新啟動，甚至造成用電設(shè)備的長久性損壞，給人們的工作和日常生活造成了巨大損失。諧波保護器HD1000.jpg" />

在消除或抑制諧波危害方面，智能建筑系統(tǒng)以往只是采取一些防范措施，如根據(jù)負載確定電力變壓器額定容量時，考慮諧波畸變而留有裕量；為易受干擾設(shè)備加裝線路濾波器等，無法從根本上消除諧波危害。

山東恒電電氣股份有限公司的諧波保護器能吸收各種頻率各種能量的諧波干擾，將諧波消除在發(fā)生源，自動消除對用電設(shè)備產(chǎn)生的隨機高次諧波和高頻噪聲、脈沖尖峰、電涌等干擾。

2.諧波的危害

電網(wǎng)諧波（分量）的定義為“對周期**流量進行付立葉級數(shù)分解，得到的頻率為基波頻率整數(shù)倍的分量”。理想的供電應(yīng)是單一恒定頻率與規(guī)定幅值的穩(wěn)定電壓。但隨著各種新型、高效、多功能用電設(shè)備的不斷更新，這些非線性電氣設(shè)備使電網(wǎng)電壓、電流波形實際上是不同程度畸變的非正弦波。非正弦波含有會直接對人體及用戶設(shè)備產(chǎn)生危害的高次諧波。

智能建筑中諧波主要來自于兩方面，一是大量非線性負荷形成的諧波源，例如：計算機系統(tǒng)、開關(guān)電源、電子式熒光整流器等導(dǎo)致配電系統(tǒng)的電壓、電流發(fā)生畸變，產(chǎn)生諧波；二是公用電網(wǎng)本身具有一定的諧波含量和配電變壓器作為諧波源產(chǎn)生的諧波，由網(wǎng)側(cè)傳輸至配電系統(tǒng)。

2.1電腦死機

由設(shè)備自身產(chǎn)生的接地電流在設(shè)備和真實地之間引發(fā)一個電壓降。雖然設(shè)備能將這種擾動的敏感性降低，但不能徹底消除，特別是當(dāng)噪聲頻率比較高的時候。

2.2屏幕頻閃

3N次諧波在中性線上疊加。中線回流能夠在建筑物金屬結(jié)構(gòu)上任意流動，從而產(chǎn)生不受控制和不能控制的磁場，即引發(fā)計算機屏幕的頻閃現(xiàn)象。

2.3燈光頻閃

由于開關(guān)、短路以及負載變化而引起的短時間電壓變化將會引起燈光頻閃。過度的頻閃將會導(dǎo)致人體不舒服。

2.4影響控制裝置的正常運行

嚴重的諧波畸變會引起在一個正弦周波內(nèi)的額外過零點，會影響測試設(shè)備。使程序控制裝置的同步性可能**擾，PLC可能會死機。

2.5數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)堵塞

智能建筑中線纜密布、系統(tǒng)設(shè)備繁多，微電子裝備復(fù)雜，且防護能力單簿，高次諧波將會使智能化系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生誤碼、錯碼，產(chǎn)生誤動作；使信號系統(tǒng)受到污染、產(chǎn)生噪聲，甚至連通話質(zhì)量都不能保證。隨著在IT設(shè)備中低電壓信號使用的增加，比特錯誤率也隨之提高，甚至可以高到使整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

2.6功率因數(shù)補償設(shè)備產(chǎn)生問題

在諧波電壓作用下，電容器會產(chǎn)生額外的功率損耗，加快絕緣介質(zhì)的老化。更為嚴重的是，大量諧波電流很可能引發(fā)電容器和系統(tǒng)其他元件之間的并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，造成電容器超載而損壞，也會使與電容器聯(lián)接的配電回路中所有線路、設(shè)備因電壓閃變超壓過負荷而損壞。據(jù)統(tǒng)計，70％以上的諧波故障發(fā)生在電容器裝置上。

2.7保護裝置的誤跳閘

配電回路的諧波電流含量高會使斷路器遮斷能力降低。這是因為畸變電流過零點時，電弧電流隨時間的變化率要比工頻正弦電流大，電弧電壓的恢復(fù)要迅速得多，使電弧容易重燃。因此導(dǎo)致誤跳閘或是在該跳閘的時候根本不跳。漏電電流可能會達到使漏電保護裝置動作的設(shè)定值。事實表明，空氣電磁斷路器不能遮斷其分斷能力范圍內(nèi)波形畸變率超過50％的故障電流，還會導(dǎo)致斷路器損壞。

2.8嚴重干擾感應(yīng)式電能表計

在諧波環(huán)境下，電能表記錄的是基波電能及部分諧波電能，后者將使得用電設(shè)備性能變壞，因此用戶不但多交電費，而且受到損害。

2.9在負載適中情況下變壓器過熱現(xiàn)象

諧波會引起變壓器的額外損耗，這些損耗將會導(dǎo)致早期故障。隨著當(dāng)前裝置需要運行到極限值的趨勢以及低電壓系統(tǒng)日益增高的諧波污染，這個問題也變得日趨嚴重。

2.10感應(yīng)電動機

電壓諧波會導(dǎo)致直接的感應(yīng)電動機的額外損耗。高次諧波導(dǎo)致的扭矩脈動在聯(lián)軸器和軸承處會產(chǎn)生磨損和裂紋。由于速度是固定的，在諧波里儲藏的能量就以額外的熱量形式散發(fā)了，導(dǎo)致設(shè)備過早老化。

2.11集膚效應(yīng)引起的導(dǎo)線過熱

對電力電纜和配電線路，諧波電流頻率增高引起明顯的集膚效應(yīng)，導(dǎo)線電阻增大，如一根直徑為的導(dǎo)線在350HZ時具有比其直流電阻率高60％的視在電阻。線損加大，發(fā)熱增加，絕緣過早老化，容易發(fā)生接地短路故障，形成潛在的火災(zāi)隱患。在智能建筑中大量集中使用電子計算機和大面積采用電子節(jié)能氣體光源照明的場合，N線電流甚至達到相線電流的兩倍，致使N線過熱、燒毀，甚至導(dǎo)致火災(zāi)。

4.高次諧波污染的消除

4.1對諧波污染的防范

為保證智能建筑對三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)）運行的高可靠性要求，在設(shè)計和施工階段，可采取以下措施預(yù)防諧波對電子設(shè)備的干擾。

①為電子設(shè)備設(shè)計專用回路供電，盡可能避免干擾沿供電線路竄入。

②為易受干擾設(shè)備加裝線路濾波器，消除或抑制諧波分量，達到凈化電源目的。

③使該類設(shè)備配線盡可能遠離諧波電流畸變嚴重的線路，以避免空間電磁干擾。

然而從源頭對諧波污染進行治理才是*根本的措施。

4.諧波保護器

山東恒電電氣發(fā)有限公司諧波保護器正是從源頭消除諧波污染，為用電設(shè)備提供諧波保護。恒電諧波保護器采用了超微晶合金材料與**科技的特別電路，對用電設(shè)備產(chǎn)生的隨機高次諧波和高頻噪聲、脈沖尖峰、電涌等干擾具有抑制和吸收作用；隨時跟蹤電壓波形，瞬時濾除電源中的尖峰、浪涌（雷電）、雜波，矯正因諧波影響而產(chǎn)生畸變的電壓波形；對噪聲進行消化并把被吸收的噪聲能量部分返回到電網(wǎng)中以矯正電網(wǎng)波形，使電網(wǎng)電源波形變得光滑清潔，既提高了電網(wǎng)質(zhì)量，又保證了儀器設(shè)備的正常運行。

采用諧波保護器解決了設(shè)備遇到的眾多問題：

自動保護用電設(shè)備

由于設(shè)備自身產(chǎn)生的接地電流在設(shè)備和真實地之間會引發(fā)一個電壓降，當(dāng)噪聲頻率比較高的時候，很容易造成計算機電子設(shè)備、PLC、電機電器等電腦死機。

諧波保護器能自動消除具有破壞性的高次諧波，高頻噪聲、浪涌、尖峰瞬變等，確保了用電設(shè)備的使用壽命。

4.2.2凈化電源

諧波保護器具有很強的抑制和消除能力，*高可消除99％的因各種諧波引起的電壓、電流的畸變，防止諧波引發(fā)的計算機屏幕頻閃，以及由于開關(guān)、短路、負載變化引起的燈光頻閃。

4.2.3保護功率因數(shù)補償設(shè)備

高次諧波頻率可能和雜散的電網(wǎng)電感及功率因數(shù)補償（PFC）設(shè)備組合的諧波頻率形成并聯(lián)諧振回路，諧振電路引起的諧波放大使電壓和電流波形畸變更為嚴重，從而導(dǎo)致設(shè)備過早出現(xiàn)故障。諧波保護器消除了諧波污染，確保了功率因數(shù)補償設(shè)備的使用壽命。

4.2.4防止保護裝置的誤跳閘

諧波電流會導(dǎo)致斷路器誤跳閘或是在該跳閘的時候根本不跳。

5.結(jié)束語

智能建筑中的諧波污染對設(shè)備造成了大量危害。強大的脈沖干擾會導(dǎo)致電子器件、設(shè)備的損壞，對計算機及應(yīng)用計算技術(shù)的儀表導(dǎo)致程序錯誤，存儲丟失甚至系統(tǒng)的損壞。在實際工作中，因為它具有多發(fā)性、隨機性和不可重復(fù)性，使設(shè)備性能下降、無法工作的現(xiàn)象時有發(fā)生。

針對智能建筑中越來越惡劣的諧波環(huán)境，山東恒電電氣發(fā)有限公司諧波保護器為設(shè)備的正常運行提供了保障。諧波保護器并聯(lián)在電路中，本身不耗電。它采用了超微晶合金材料與**科技的特別電路，能自動消除對用電設(shè)備具有破壞性的高次諧波，高頻噪聲、浪涌、尖峰瞬變等，防止計算機電子設(shè)備、PLC、電機電器等電腦死機，確保用電設(shè)備的使用壽命。凈化電源，防止高次諧波引發(fā)的計算機屏幕頻閃，以及由于開關(guān)、短路、負載變化引起的燈光頻閃。保護IT設(shè)備，確保數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的正常運行。提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，防止保護裝置的誤跳閘。保證現(xiàn)代智能建筑中各種不同類型設(shè)備和計算機及精密電子裝置正常、可靠、高效地運行。