民用建筑諧波治理方案簡析-建筑電氣2012.6
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民用建筑諧波治理方案簡析-建筑電氣2012.6
【摘要】諧波使中性線電流過大，可能引發事故，通過對中性線的諧波進行分析和計算，提出應從源頭上對諧波進行治理。 【關鍵詞】
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民用 建 筑 諧 波 治 理 方 案 簡 析
胡 毅 (廣州市設計院，廣州市 510620)
Brief Analysis on Harmonic Control Scheme for Civil Buildings
Hu Yi(Guangzhou Design Institute，Guangzhou 510620，China)
Abstract Harmonic will lead to excessive neutral 量的 3次諧波電流疊加在中性線上．使得中性線上
conductor current，and this may result in accidents．By 電流有可能大于相線電流。按國家對電纜選擇 的相
analyzing and calculating the harmonic of the neutral 關規定 ：銅相線截面 ≤ 16 mm ，中性線截面等于相
conductor，it is proposed that the harmonic shall be 線截面；銅相線截面 >16 mm ，中性線截面可小于
controlled from its source． 相線截面。而除最末一級開關外 。建筑的配電一般
Key words Harmonic current Neutral conductor
均為三極開關 ，嚴重的中性線過電流將 引發意料不
Suppression measure
到的事故。
現在大家都知道節能燈節能、壽命也長，優點非
摘 要 諧波使中性線電流過大，可能引發事 常明顯。所以大量的節能光源應用于住宅建筑 ，如節
故，通過對中性線的諧波進行分析和計算，提 出應從 能筒燈、節能吸頂燈、節能組合花燈等等。使用節能
源頭上對諧波進行治理。 燈，雖然優點明顯，但另一方面，其工作原理決定了
關鍵詞 諧波電流 中性線 抑制措施 其屬于非線性負荷，它產生的諧波將影響整棟大樓的
供電系統。
下面以一棟普通住宅樓為例進行說明：該住宅樓
隨著樓宇 自動化發展進程的加快．形式多樣的非
標準層為一梯 8戶，每戶 6 kW，則每層總用電安裝
線性負荷 (如計算機、熒光燈、不間斷電源 、變頻空
容量為 48 kW，每戶照明燈具均采用節能光源 ，照
調等)在各類民用建筑中得到了廣泛的應用 ，這些非
明用電與其它家用電器用電比例為2／3。
線性負荷產生了大量的諧波，正 Et益成為低壓配電系
1 負荷計算
統的主要諧波源。
以住宅建筑為例 ，電梯 、水泵 、風機 、空調 、
可得負荷計算結果 (如表 1所示)：
洗衣機 、電視機 、電冰箱、電腦、熒光燈 、電子節
能燈、音響設備等非線性負荷都會產生諧波。諧波 (1)
輕則干擾電氣設備的正常工作 。重則使系統癱瘓 、
式中： —— 設備容量 ，kW；
設備損壞 ，甚至給人身健康帶來不 良影響。而對于
需要系數；
諧波的治理，目前主要從兩方面人手：① 減少諧波 — —
相電壓，220V；
產生；②濾除諧波。由于住宅建筑內的電氣設備主 — —
COS —— 功率因數；
要以單相負荷為主 (特別是家用電器類 )，這些非線
性設備所產生的諧波主要是 3次諧波，這就使得大 — — 計算電流 ，A。
作者信息
胡 毅，男，廣州市設計院，高級工程師，第二設計室總工程師 。
77
墾旦塞墓 鎏童 墨煎塹f塑壅2 l
http：／／www．jzdq．net．cn 377建 荔
·_—_——__—______·—■ BUILDING
2口 1 2年第6期 I ELECTRlCITY
表 1 負荷計算
Tab．1 Load calculation
負荷分類 相序 l c璐幣 一
，kW |、 K ，kvar ／A
L1 4．8 0．9 O．9 4．32 4．8 2．O9 2l_82
照明
L2 L3 7．2 0．8 O．9 5．76 6．40 2．78 29．O9
L1 7．2 O．7 O．7 5．04 7．2 5．14 32．73
家電
L2=L3 1O．8 O．6 O．7 6．48 9．26 6．61 42．O8
L1 l2 9．36 12 7．23 54．55
總負荷
L2=L3 18 12．22 15．66 9．39 71．17
2 諧波電流計算 各種家用電器的諧波含量不好確定，也沒有參考
值可查．不同廠家、不同類型產品差異也較大．業內
2．1 電流總諧波畸變率計算
普遍認為的 THD 值為 65％ (全部家電總和)。
諧波電流含量公式如式 (2)所示：
2．2 各相總諧波電流計算
=，1× Di (2)
各相的第 h次諧波電流 計算如式 (4)所示：
式中： —— 諧波電流含量 ，A；
________________________________ _ __u u1 frf 1^______________________________一
Ih=VIh1 + ^2 +K ，^l， 2 (4)
，l—— 基波電流 (方均根值)，A；
THD —— 電流總諧波畸變率，％。 式中：，^ —— 照明負荷的第 h次諧波電流，A；
這里需要說明的是諧波源額定電流即為各相基 ，^2—— 家用電器第h次諧波電流，A；
波電流 ，各相負荷電流由表 1得出。而電流總諧波 Kh—— 諧波系數。
畸變率 THD 則由式 (3)算得：
諧波系數Kh的選取見表 3。
THD =V日R厶 +日R，5 +HRI7 4-…… (3)
表3 Kh的取值
式中：HRIh—— 第 h次諧波電流含有率，％。
Tab．3 Values of Kh
電子鎮流器的各次諧波電流含有率及電流總諧波
諧波次數 3 5 7 11 13 9、大于l3
畸變率見表 2。
諧波系數 1．62 1．28 0．72 0．18 O．08 O
表 2 電子鎮流器的各次諧波電流含有率HR&及
前面提到家用電器多產生 3次諧波 ，故諧波系數
電流總諧波畸變率 THD
Tab．2 Harmonic current ratio (HRIh)of 取 1．62。
various harmonic order and current total harmonic
2．3 中性線上的諧波電流計算
distortion(THDi) of electronic ballast
lh0：IhL1+，^L2+，^L 3 (5)
諧波次數h HRIh 。 翟鞣Di}％
式中： ?！?中性線上的諧波電流，A；
3 15
5 l1．5 ， Ll、 L2、， L 3—— 相線 L 1、L 2、L 3總諧波
胡 毅 (廣州市設計院，廣州市 510620)
Brief Analysis on Harmonic Control Scheme for Civil Buildings
Hu Yi(Guangzhou Design Institute，Guangzhou 510620，China)
Abstract Harmonic will lead to excessive neutral 量的 3次諧波電流疊加在中性線上．使得中性線上
conductor current，and this may result in accidents．By 電流有可能大于相線電流。按國家對電纜選擇 的相
analyzing and calculating the harmonic of the neutral 關規定 ：銅相線截面 ≤ 16 mm ，中性線截面等于相
conductor，it is proposed that the harmonic shall be 線截面；銅相線截面 >16 mm ，中性線截面可小于
controlled from its source． 相線截面。而除最末一級開關外 。建筑的配電一般
Key words Harmonic current Neutral conductor
均為三極開關 ，嚴重的中性線過電流將 引發意料不
Suppression measure
到的事故。
現在大家都知道節能燈節能、壽命也長，優點非
摘 要 諧波使中性線電流過大，可能引發事 常明顯。所以大量的節能光源應用于住宅建筑 ，如節
故，通過對中性線的諧波進行分析和計算，提 出應從 能筒燈、節能吸頂燈、節能組合花燈等等。使用節能
源頭上對諧波進行治理。 燈，雖然優點明顯，但另一方面，其工作原理決定了
關鍵詞 諧波電流 中性線 抑制措施 其屬于非線性負荷，它產生的諧波將影響整棟大樓的
供電系統。
下面以一棟普通住宅樓為例進行說明：該住宅樓
隨著樓宇 自動化發展進程的加快．形式多樣的非
標準層為一梯 8戶，每戶 6 kW，則每層總用電安裝
線性負荷 (如計算機、熒光燈、不間斷電源 、變頻空
容量為 48 kW，每戶照明燈具均采用節能光源 ，照
調等)在各類民用建筑中得到了廣泛的應用 ，這些非
明用電與其它家用電器用電比例為2／3。
線性負荷產生了大量的諧波，正 Et益成為低壓配電系
1 負荷計算
統的主要諧波源。
以住宅建筑為例 ，電梯 、水泵 、風機 、空調 、
可得負荷計算結果 (如表 1所示)：
洗衣機 、電視機 、電冰箱、電腦、熒光燈 、電子節
能燈、音響設備等非線性負荷都會產生諧波。諧波 (1)
輕則干擾電氣設備的正常工作 。重則使系統癱瘓 、
式中： —— 設備容量 ，kW；
設備損壞 ，甚至給人身健康帶來不 良影響。而對于
需要系數；
諧波的治理，目前主要從兩方面人手：① 減少諧波 — —
相電壓，220V；
產生；②濾除諧波。由于住宅建筑內的電氣設備主 — —
COS —— 功率因數；
要以單相負荷為主 (特別是家用電器類 )，這些非線
性設備所產生的諧波主要是 3次諧波，這就使得大 — — 計算電流 ，A。
作者信息
胡 毅，男，廣州市設計院，高級工程師，第二設計室總工程師 。
77
墾旦塞墓 鎏童 墨煎塹f塑壅2 l
http：／／www．jzdq．net．cn 377建 荔
·_—_——__—______·—■ BUILDING
2口 1 2年第6期 I ELECTRlCITY
表 1 負荷計算
Tab．1 Load calculation
負荷分類 相序 l c璐幣 一
，kW |、 K ，kvar ／A
L1 4．8 0．9 O．9 4．32 4．8 2．O9 2l_82
照明
L2 L3 7．2 0．8 O．9 5．76 6．40 2．78 29．O9
L1 7．2 O．7 O．7 5．04 7．2 5．14 32．73
家電
L2=L3 1O．8 O．6 O．7 6．48 9．26 6．61 42．O8
L1 l2 9．36 12 7．23 54．55
總負荷
L2=L3 18 12．22 15．66 9．39 71．17
2 諧波電流計算 各種家用電器的諧波含量不好確定，也沒有參考
值可查．不同廠家、不同類型產品差異也較大．業內
2．1 電流總諧波畸變率計算
普遍認為的 THD 值為 65％ (全部家電總和)。
諧波電流含量公式如式 (2)所示：
2．2 各相總諧波電流計算
=，1× Di (2)
各相的第 h次諧波電流 計算如式 (4)所示：
式中： —— 諧波電流含量 ，A；
________________________________ _ __u u1 frf 1^______________________________一
Ih=VIh1 + ^2 +K ，^l， 2 (4)
，l—— 基波電流 (方均根值)，A；
THD —— 電流總諧波畸變率，％。 式中：，^ —— 照明負荷的第 h次諧波電流，A；
這里需要說明的是諧波源額定電流即為各相基 ，^2—— 家用電器第h次諧波電流，A；
波電流 ，各相負荷電流由表 1得出。而電流總諧波 Kh—— 諧波系數。
畸變率 THD 則由式 (3)算得：
諧波系數Kh的選取見表 3。
THD =V日R厶 +日R，5 +HRI7 4-…… (3)
表3 Kh的取值
式中：HRIh—— 第 h次諧波電流含有率，％。
Tab．3 Values of Kh
電子鎮流器的各次諧波電流含有率及電流總諧波
諧波次數 3 5 7 11 13 9、大于l3
畸變率見表 2。
諧波系數 1．62 1．28 0．72 0．18 O．08 O
表 2 電子鎮流器的各次諧波電流含有率HR&及
前面提到家用電器多產生 3次諧波 ，故諧波系數
電流總諧波畸變率 THD
Tab．2 Harmonic current ratio (HRIh)of 取 1．62。
various harmonic order and current total harmonic
2．3 中性線上的諧波電流計算
distortion(THDi) of electronic ballast
lh0：IhL1+，^L2+，^L 3 (5)
諧波次數h HRIh 。 翟鞣Di}％
式中： ?！?中性線上的諧波電流，A；
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5 l1．5 ， Ll、 L2、， L 3—— 相線 L 1、L 2、L 3總諧波
AIGC"該內容描述了在2012年6月期的《建筑電氣》雜志中發表的一篇專題文章。文章深入探討了民用建筑環境中的電力質量問題，特別是諧波現象的普遍存在及其對電力系統、設備和建筑物能耗產生的負面影響。針對這一問題，文章提供了詳細的民用建筑諧波治理策略與技術方案分析，包括諧波源的識別、危害評估、現有抑制措施如無源與有源濾波器的應用、以及最新的諧波管理標準和最佳實踐推薦。通過這些具體措施，旨在提高民用建筑的電能利用效率，保障電力系統的穩定運行，并滿足現代建筑對于綠色、智能用電的需求。"
