办公建筑低压配电系统谐波治理设计-建筑电气2009
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【摘要】办公建筑具有大量小功率的单相非线性负荷，谐波污染严重，并以3次谐波为主。其低压配电系统应根据谐波源特点采取治理和
文本预览
办公建 筑低 压 配 电系统谐 波 治理 设 计
杜毅威 (中国建筑西南设计研究院有限公司，成都市 610081)
Design for Harmonic Control in Low·voltage Distribution System in Offi ce Buildings
Du Yiwei (China Southwest Architectural Design and Research Institute CORP．LTD，Chengdu 610081，China)
Abstract There are a 1arge number of low—power 50174—2008)对电源质量的要求 中．稳态电压偏移
single—-phase non·-linear loads with serious harmonic 范围：A、B级 ±3％，C级 ±5％；输入电压波形失
pollution，mainly third harmonic in office buildings． 真度：≤5％ (电子信息设备正常工作时)；不间断电
Control and preventive measures should be taken in its
源系统输入端 THDI含量 (3～39次谐波)<15％。
low--voltage distribution system on the basis of the
按上述有关标准．建议将办公建筑电源系统的总
characteristics of the harmonic sources．In this paper，
through the analysis of the measurement results of the 电压谐波畸变率限值定在 5％ 如超过 5％应采取适
harmonics in distribution system of an office building，a 当的治理措施，以保证办公建筑智能化系统的安全运
harmonic control design for a new office building is 行。
introduced．
2 某办公建筑配电系统谐波检测
Key words Office building Harmonic source
Passive filter Active power filter
2．1 主要谐波源及特点
某办公建筑 中的主要谐波源设备有 以下几种 ：
① 照明系统中的荧光灯镇流器、节能灯等：② 大量
摘 要 办公建筑具有大量小功率的单相非线性
的个人电脑 、复印机 、打印机 、绘图机等办公设备 ：
负荷 ，谐波污染严重，并以3次谐波为主。其低压配
③ uPs(不间断电源)、EPS(应急电源)等；④ 电
电系统应根据谐波源特点采取治理和防范措施 通过
梯 、空调、水泵等动力设备中的软启动器 、变频传
分析某办公建筑配电系统谐波实测结果．介绍了某新
动装置：⑤ 其他有非线性负荷特性的电子控制设
建办公建筑的谐波治理设计
备等。
关键词 办公建筑 谐波源 无源滤波器 有源
其中①、② 类设备数量大、负荷特性相同，同
电力滤波器
类设备产生的谐波电流又相互叠加 ，如荧光灯、节能
灯照明会产生 1O％ 以上的3次谐波 ．个人 电脑电流
1 引言 谐波畸变率可达到75％；③ 类 UPS、EPS电源等装
置在充电时产生5、7次谐波电流；④ 类设备因节能
办公建筑中建筑设备管理系统、信息设施系统、
信息化应用系统中的自动化电子设备对电源质量要求 等需要而较多采用的软启动器、变频装置产生大量 5、
7次谐波，使输入电流波形畸变严重。虽然多数产品
较高，由于办公建筑中大量非线性负荷的使用 ．产生
的高次谐波对智能化系统电子设备的安全运行造成不 自身具有一定的谐波抑制功能 ．但因质量参差不齐．
利影响 谐波含量一般也在 10％～40％ 左右
在国标 《电能质量 公用电网谐波》 (GB／T 14549 由于以上非线性设备的大量使用．造成建筑物低
1993)中规定相电压谐波限值：标称电压0．38 kV 压配电系统谐波畸变严重。根据对该办公楼其中一台
—
电网中各奇次谐波电压含有率为 4％．各偶次谐波电 变压器的实测．最大相总谐波畸变率达到了 24．2％．
压含有率为2％，谐波总电压畸变率为5％：标称电 其总畸变率甚至超过了大量使用非线性设备的医疗类
压 lOkV电网中各奇次谐波电压含有率为3．2％．各偶 建筑 (如上海建筑设计研究院对上海市 9家医院进行
次谐波电压含有率为 1．6％，谐波总电压畸变率为4％ 检测．其中谐波畸变率最大的某医院其中一台变压器
国标 《电子信息系统机房设计规范》 (GB 最大相总谐波电流畸变率为 21．6％)…。办公建筑的
办公建筑低压配电系统谐波治理设计(杜粳威建 电老d
——■—■—■●————●●—一 BI．JlLDlNG
2口口9年第1 1期f ELECTRlC-TY
谐波畸变率非常严重，超出了人们的预想。 该办公建筑谐波检测情况见图 1～4(变压器容量
2．2 配电系统谐波实测结果 为 1 250 kV·A)。图 1为基本电气数据 ，图2为三相
电流波形．图 3和图4
囊 _
分别为 L 相和 N线的
FULL O 0：00：02 哪●
≮ _≯ 毒≯ “ j L3 T0Ial
电流频谱及谐波电流。
kW 89，7 89．9 78．4 258．0
kV·A 98．5 93．0 81．2 273．6 实 测 结 果 表 明 ．
kvar l 40．7 l 23．6 《 21．1《85．4
PF 0．91 0．97 0．97 0．94 该办公建筑谐波含量
c08 0．93 0．99 0．99
Am。 443 412 363 高．以3次谐波为主：
囊0llll知 l0篓j；岛 j与
由于 3次谐波电流的
V… 222．55 225．37 223．84
l1／2O，07 I4：45：02 230V 50Hz 3中WYE EN50160 叠加 ．中性线电流非
常大
图 1 基本电气数据 图 2 三相电流波形
Fig．1 Basic electric data Fig．2 The waveform of three·phase current 3 某新建 办公 建
筑配电系统谐波防
范设计
3．1 配电设备谐波
防范设计原则
3．1．1 变压器选择
选 用 D．ynl1连
接组别的配电变压器．
在确定变压器容量时．
应考虑谐波 畸变引起
麓 0舞 ! 雕鬻m ∞ 滴《 ；鞭嚣 被l 磐 谐波次数 波电漉 蓼 麓有 值
的变压器发热 ．选择
薹囊
： 鬻
变压器负荷率为 70％
l 10o．oo％ 354．56 1 1o0．oo％ 68．63
2 0．65％ 2．3 2 2．75％ 1．89 ～ 80％。
3 20．62％ 73．1 3 245．86％ 168．72 3．1．2 配 电设 备
4 O．O9％ 0．3 4 O．4l％ O．28 选择
5 10．33％ 36．64 5 3．O5％ 2．09
为 降低谐 波畸变
6 O．08％ 0．29 6 0．34％ O．23
引起 的低压开关设备
7 3．66％ 12．96 7 5．21％ 3．58
杜毅威 (中国建筑西南设计研究院有限公司，成都市 610081)
Design for Harmonic Control in Low·voltage Distribution System in Offi ce Buildings
Du Yiwei (China Southwest Architectural Design and Research Institute CORP．LTD，Chengdu 610081，China)
Abstract There are a 1arge number of low—power 50174—2008)对电源质量的要求 中．稳态电压偏移
single—-phase non·-linear loads with serious harmonic 范围：A、B级 ±3％，C级 ±5％；输入电压波形失
pollution，mainly third harmonic in office buildings． 真度：≤5％ (电子信息设备正常工作时)；不间断电
Control and preventive measures should be taken in its
源系统输入端 THDI含量 (3～39次谐波)<15％。
low--voltage distribution system on the basis of the
按上述有关标准．建议将办公建筑电源系统的总
characteristics of the harmonic sources．In this paper，
through the analysis of the measurement results of the 电压谐波畸变率限值定在 5％ 如超过 5％应采取适
harmonics in distribution system of an office building，a 当的治理措施，以保证办公建筑智能化系统的安全运
harmonic control design for a new office building is 行。
introduced．
2 某办公建筑配电系统谐波检测
Key words Office building Harmonic source
Passive filter Active power filter
2．1 主要谐波源及特点
某办公建筑 中的主要谐波源设备有 以下几种 ：
① 照明系统中的荧光灯镇流器、节能灯等：② 大量
摘 要 办公建筑具有大量小功率的单相非线性
的个人电脑 、复印机 、打印机 、绘图机等办公设备 ：
负荷 ，谐波污染严重，并以3次谐波为主。其低压配
③ uPs(不间断电源)、EPS(应急电源)等；④ 电
电系统应根据谐波源特点采取治理和防范措施 通过
梯 、空调、水泵等动力设备中的软启动器 、变频传
分析某办公建筑配电系统谐波实测结果．介绍了某新
动装置：⑤ 其他有非线性负荷特性的电子控制设
建办公建筑的谐波治理设计
备等。
关键词 办公建筑 谐波源 无源滤波器 有源
其中①、② 类设备数量大、负荷特性相同，同
电力滤波器
类设备产生的谐波电流又相互叠加 ，如荧光灯、节能
灯照明会产生 1O％ 以上的3次谐波 ．个人 电脑电流
1 引言 谐波畸变率可达到75％；③ 类 UPS、EPS电源等装
置在充电时产生5、7次谐波电流；④ 类设备因节能
办公建筑中建筑设备管理系统、信息设施系统、
信息化应用系统中的自动化电子设备对电源质量要求 等需要而较多采用的软启动器、变频装置产生大量 5、
7次谐波，使输入电流波形畸变严重。虽然多数产品
较高，由于办公建筑中大量非线性负荷的使用 ．产生
的高次谐波对智能化系统电子设备的安全运行造成不 自身具有一定的谐波抑制功能 ．但因质量参差不齐．
利影响 谐波含量一般也在 10％～40％ 左右
在国标 《电能质量 公用电网谐波》 (GB／T 14549 由于以上非线性设备的大量使用．造成建筑物低
1993)中规定相电压谐波限值：标称电压0．38 kV 压配电系统谐波畸变严重。根据对该办公楼其中一台
—
电网中各奇次谐波电压含有率为 4％．各偶次谐波电 变压器的实测．最大相总谐波畸变率达到了 24．2％．
压含有率为2％，谐波总电压畸变率为5％：标称电 其总畸变率甚至超过了大量使用非线性设备的医疗类
压 lOkV电网中各奇次谐波电压含有率为3．2％．各偶 建筑 (如上海建筑设计研究院对上海市 9家医院进行
次谐波电压含有率为 1．6％，谐波总电压畸变率为4％ 检测．其中谐波畸变率最大的某医院其中一台变压器
国标 《电子信息系统机房设计规范》 (GB 最大相总谐波电流畸变率为 21．6％)…。办公建筑的
办公建筑低压配电系统谐波治理设计(杜粳威建 电老d
——■—■—■●————●●—一 BI．JlLDlNG
2口口9年第1 1期f ELECTRlC-TY
谐波畸变率非常严重，超出了人们的预想。 该办公建筑谐波检测情况见图 1～4(变压器容量
2．2 配电系统谐波实测结果 为 1 250 kV·A)。图 1为基本电气数据 ，图2为三相
电流波形．图 3和图4
囊 _
分别为 L 相和 N线的
FULL O 0：00：02 哪●
≮ _≯ 毒≯ “ j L3 T0Ial
电流频谱及谐波电流。
kW 89，7 89．9 78．4 258．0
kV·A 98．5 93．0 81．2 273．6 实 测 结 果 表 明 ．
kvar l 40．7 l 23．6 《 21．1《85．4
PF 0．91 0．97 0．97 0．94 该办公建筑谐波含量
c08 0．93 0．99 0．99
Am。 443 412 363 高．以3次谐波为主：
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由于 3次谐波电流的
V… 222．55 225．37 223．84
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常大
图 1 基本电气数据 图 2 三相电流波形
Fig．1 Basic electric data Fig．2 The waveform of three·phase current 3 某新建 办公 建
筑配电系统谐波防
范设计
3．1 配电设备谐波
防范设计原则
3．1．1 变压器选择
选 用 D．ynl1连
接组别的配电变压器．
在确定变压器容量时．
应考虑谐波 畸变引起
麓 0舞 ! 雕鬻m ∞ 滴《 ；鞭嚣 被l 磐 谐波次数 波电漉 蓼 麓有 值
的变压器发热 ．选择
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： 鬻
变压器负荷率为 70％
l 10o．oo％ 354．56 1 1o0．oo％ 68．63
2 0．65％ 2．3 2 2．75％ 1．89 ～ 80％。
3 20．62％ 73．1 3 245．86％ 168．72 3．1．2 配 电设 备
4 O．O9％ 0．3 4 O．4l％ O．28 选择
5 10．33％ 36．64 5 3．O5％ 2．09
为 降低谐 波畸变
6 O．08％ 0．29 6 0．34％ O．23
引起 的低压开关设备
7 3．66％ 12．96 7 5．21％ 3．58
AIGC内容描述：
在《建筑电气》2009年的专业文章中，针对办公建筑领域的低压配电系统，该研究探讨了谐波治理的重要性和必要性。随着电力电子设备在现代办公环境中广泛应用，非线性负载产生的电压和电流谐波对供电质量产生了显著影响，可能导致电网电压失真、设备效率降低以及增加电能损耗等问题。
文章详细阐述了低压配电系统中存在的谐波源及其特性分析，并介绍了国内外常用的谐波抑制技术，如串联电抗器、并联有源电力滤波器（APF）以及静止无功补偿器（SVG）等在实际应用中的优缺点。此外，文章还结合办公建筑的用电负荷特性和具体需求，提出了针对性的谐波治理设计方案，包括选择合适的谐波抑制装置类型与参数配置、制定合理的安装位置和运行维护策略等。
总之，《办公建筑低压配电系统谐波治理设计》这篇文章为解决办公建筑中谐波问题提供了理论依据和技术参考，对于提高电力系统的供电质量和节能减排具有重要的实践指导意义。
