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民用建筑谐波治理方案简析-建筑电气2012.6
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【摘要】谐波使中性线电流过大，可能引发事故，通过对中性线的谐波进行分析和计算，提出应从源头上对谐波进行治理。 【关键词】
文本预览
民用 建 筑 谐 波 治 理 方 案 简 析
胡 毅 (广州市设计院，广州市 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次谐波电流叠加在中性线上．使得中性线上
conductor current，and this may result in accidents．By 电流有可能大于相线电流。按国家对电缆选择 的相
analyzing and calculating the harmonic of the neutral 关规定 ：铜相线截面 ≤ 16 mm ，中性线截面等于相
conductor，it is proposed that the harmonic shall be 线截面；铜相线截面 >16 mm ，中性线截面可小于
controlled from its source． 相线截面。而除最末一级开关外 。建筑的配电一般
Key words Harmonic current Neutral conductor
均为三极开关 ，严重的中性线过电流将 引发意料不
Suppression measure
到的事故。
现在大家都知道节能灯节能、寿命也长，优点非
摘 要 谐波使中性线电流过大，可能引发事 常明显。所以大量的节能光源应用于住宅建筑 ，如节
故，通过对中性线的谐波进行分析和计算，提 出应从 能筒灯、节能吸顶灯、节能组合花灯等等。使用节能
源头上对谐波进行治理。 灯，虽然优点明显，但另一方面，其工作原理决定了
关键词 谐波电流 中性线 抑制措施 其属于非线性负荷，它产生的谐波将影响整栋大楼的
供电系统。
下面以一栋普通住宅楼为例进行说明：该住宅楼
随着楼宇 自动化发展进程的加快．形式多样的非
标准层为一梯 8户，每户 6 kW，则每层总用电安装
线性负荷 (如计算机、荧光灯、不间断电源 、变频空
容量为 48 kW，每户照明灯具均采用节能光源 ，照
调等)在各类民用建筑中得到了广泛的应用 ，这些非
明用电与其它家用电器用电比例为2／3。
线性负荷产生了大量的谐波，正 Et益成为低压配电系
1 负荷计算
统的主要谐波源。
以住宅建筑为例 ，电梯 、水泵 、风机 、空调 、
可得负荷计算结果 (如表 1所示)：
洗衣机 、电视机 、电冰箱、电脑、荧光灯 、电子节
能灯、音响设备等非线性负荷都会产生谐波。谐波 (1)
轻则干扰电气设备的正常工作 。重则使系统瘫痪 、
式中： —— 设备容量 ，kW；
设备损坏 ，甚至给人身健康带来不 良影响。而对于
需要系数；
谐波的治理，目前主要从两方面人手：① 减少谐波 — —
相电压，220V；
产生；②滤除谐波。由于住宅建筑内的电气设备主 — —
COS —— 功率因数；
要以单相负荷为主 (特别是家用电器类 )，这些非线
性设备所产生的谐波主要是 3次谐波，这就使得大 — — 计算电流 ，A。
作者信息
胡 毅，男，广州市设计院，高级工程师，第二设计室总工程师 。
77
垦旦塞墓 鎏童 墨煎堑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 负荷计算
Tab．1 Load calculation
负荷分类 相序 l c璐币 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
家电
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
总负荷
L2=L3 18 12．22 15．66 9．39 71．17
2 谐波电流计算 各种家用电器的谐波含量不好确定，也没有参考
值可查．不同厂家、不同类型产品差异也较大．业内
2．1 电流总谐波畸变率计算
普遍认为的 THD 值为 65％ (全部家电总和)。
谐波电流含量公式如式 (2)所示：
2．2 各相总谐波电流计算
=，1× Di (2)
各相的第 h次谐波电流 计算如式 (4)所示：
式中： —— 谐波电流含量 ，A；
________________________________ _ __u u1 frf 1^______________________________一
Ih=VIh1 + ^2 +K ，^l， 2 (4)
，l—— 基波电流 (方均根值)，A；
THD —— 电流总谐波畸变率，％。 式中：，^ —— 照明负荷的第 h次谐波电流，A；
这里需要说明的是谐波源额定电流即为各相基 ，^2—— 家用电器第h次谐波电流，A；
波电流 ，各相负荷电流由表 1得出。而电流总谐波 Kh—— 谐波系数。
畸变率 THD 则由式 (3)算得：
谐波系数Kh的选取见表 3。
THD =V日R厶 +日R，5 +HRI7 4-…… (3)
表3 Kh的取值
式中：HRIh—— 第 h次谐波电流含有率，％。
Tab．3 Values of Kh
电子镇流器的各次谐波电流含有率及电流总谐波
谐波次数 3 5 7 11 13 9、大于l3
畸变率见表 2。
谐波系数 1．62 1．28 0．72 0．18 O．08 O
表 2 电子镇流器的各次谐波电流含有率HR&及
前面提到家用电器多产生 3次谐波 ，故谐波系数
电流总谐波畸变率 THD
Tab．2 Harmonic current ratio (HRIh)of 取 1．62。
various harmonic order and current total harmonic
2．3 中性线上的谐波电流计算
distortion(THDi) of electronic ballast
lh0：IhL1+，^L2+，^L 3 (5)
谐波次数h HRIh 。 翟鞣Di}％
式中： 。—— 中性线上的谐波电流，A；
3 15
5 l1．5 ， Ll、 L2、， L 3—— 相线 L 1、L 2、L 3总谐波
胡 毅 (广州市设计院，广州市 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次谐波电流叠加在中性线上．使得中性线上
conductor current，and this may result in accidents．By 电流有可能大于相线电流。按国家对电缆选择 的相
analyzing and calculating the harmonic of the neutral 关规定 ：铜相线截面 ≤ 16 mm ，中性线截面等于相
conductor，it is proposed that the harmonic shall be 线截面；铜相线截面 >16 mm ，中性线截面可小于
controlled from its source． 相线截面。而除最末一级开关外 。建筑的配电一般
Key words Harmonic current Neutral conductor
均为三极开关 ，严重的中性线过电流将 引发意料不
Suppression measure
到的事故。
现在大家都知道节能灯节能、寿命也长，优点非
摘 要 谐波使中性线电流过大，可能引发事 常明显。所以大量的节能光源应用于住宅建筑 ，如节
故，通过对中性线的谐波进行分析和计算，提 出应从 能筒灯、节能吸顶灯、节能组合花灯等等。使用节能
源头上对谐波进行治理。 灯，虽然优点明显，但另一方面，其工作原理决定了
关键词 谐波电流 中性线 抑制措施 其属于非线性负荷，它产生的谐波将影响整栋大楼的
供电系统。
下面以一栋普通住宅楼为例进行说明：该住宅楼
随着楼宇 自动化发展进程的加快．形式多样的非
标准层为一梯 8户，每户 6 kW，则每层总用电安装
线性负荷 (如计算机、荧光灯、不间断电源 、变频空
容量为 48 kW，每户照明灯具均采用节能光源 ，照
调等)在各类民用建筑中得到了广泛的应用 ，这些非
明用电与其它家用电器用电比例为2／3。
线性负荷产生了大量的谐波，正 Et益成为低压配电系
1 负荷计算
统的主要谐波源。
以住宅建筑为例 ，电梯 、水泵 、风机 、空调 、
可得负荷计算结果 (如表 1所示)：
洗衣机 、电视机 、电冰箱、电脑、荧光灯 、电子节
能灯、音响设备等非线性负荷都会产生谐波。谐波 (1)
轻则干扰电气设备的正常工作 。重则使系统瘫痪 、
式中： —— 设备容量 ，kW；
设备损坏 ，甚至给人身健康带来不 良影响。而对于
需要系数；
谐波的治理，目前主要从两方面人手：① 减少谐波 — —
相电压，220V；
产生；②滤除谐波。由于住宅建筑内的电气设备主 — —
COS —— 功率因数；
要以单相负荷为主 (特别是家用电器类 )，这些非线
性设备所产生的谐波主要是 3次谐波，这就使得大 — — 计算电流 ，A。
作者信息
胡 毅，男，广州市设计院，高级工程师，第二设计室总工程师 。
77
垦旦塞墓 鎏童 墨煎堑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 负荷计算
Tab．1 Load calculation
负荷分类 相序 l c璐币 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
家电
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
总负荷
L2=L3 18 12．22 15．66 9．39 71．17
2 谐波电流计算 各种家用电器的谐波含量不好确定，也没有参考
值可查．不同厂家、不同类型产品差异也较大．业内
2．1 电流总谐波畸变率计算
普遍认为的 THD 值为 65％ (全部家电总和)。
谐波电流含量公式如式 (2)所示：
2．2 各相总谐波电流计算
=，1× Di (2)
各相的第 h次谐波电流 计算如式 (4)所示：
式中： —— 谐波电流含量 ，A；
________________________________ _ __u u1 frf 1^______________________________一
Ih=VIh1 + ^2 +K ，^l， 2 (4)
，l—— 基波电流 (方均根值)，A；
THD —— 电流总谐波畸变率，％。 式中：，^ —— 照明负荷的第 h次谐波电流，A；
这里需要说明的是谐波源额定电流即为各相基 ，^2—— 家用电器第h次谐波电流，A；
波电流 ，各相负荷电流由表 1得出。而电流总谐波 Kh—— 谐波系数。
畸变率 THD 则由式 (3)算得：
谐波系数Kh的选取见表 3。
THD =V日R厶 +日R，5 +HRI7 4-…… (3)
表3 Kh的取值
式中：HRIh—— 第 h次谐波电流含有率，％。
Tab．3 Values of Kh
电子镇流器的各次谐波电流含有率及电流总谐波
谐波次数 3 5 7 11 13 9、大于l3
畸变率见表 2。
谐波系数 1．62 1．28 0．72 0．18 O．08 O
表 2 电子镇流器的各次谐波电流含有率HR&及
前面提到家用电器多产生 3次谐波 ，故谐波系数
电流总谐波畸变率 THD
Tab．2 Harmonic current ratio (HRIh)of 取 1．62。
various harmonic order and current total harmonic
2．3 中性线上的谐波电流计算
distortion(THDi) of electronic ballast
lh0：IhL1+，^L2+，^L 3 (5)
谐波次数h HRIh 。 翟鞣Di}％
式中： 。—— 中性线上的谐波电流，A；
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5 l1．5 ， Ll、 L2、， L 3—— 相线 L 1、L 2、L 3总谐波
AIGC"该内容描述了在2012年6月期的《建筑电气》杂志中发表的一篇专题文章。文章深入探讨了民用建筑环境中的电力质量问题，特别是谐波现象的普遍存在及其对电力系统、设备和建筑物能耗产生的负面影响。针对这一问题，文章提供了详细的民用建筑谐波治理策略与技术方案分析，包括谐波源的识别、危害评估、现有抑制措施如无源与有源滤波器的应用、以及最新的谐波管理标准和最佳实践推荐。通过这些具体措施，旨在提高民用建筑的电能利用效率，保障电力系统的稳定运行，并满足现代建筑对于绿色、智能用电的需求。"
