建筑节能之公共建筑电能质量分析研究

　　由上图的频谱分析可见，中性线电流中含有丰富的低次谐波。实测的各次谐波电流有效值分别为：基波41.8A，3次谐波121A，5次谐波11.8A，7次谐波5.9A，9次谐波5.2A，11次谐波2A，13次谐波0.8A等。若以基波为基准，电流总谐波畸变率为292.3%。以三次谐波为基准100%，则基波电流含有率34.5%，5、7、9、11、13次谐波电流含有率分别为9.8%、4.9%、4.3%、1.7%、0.7%。
　　2结果分析
　　被测写字楼的主要用电设备是各种节能灯具（荧光灯、高压气体放电灯、可控硅调光白炽灯等）、冰箱、电视机、录像机、计算机、激光打印机、充电器、UPS电源及各种仪器设备。这些设备大多数容量较小，在数十到数kW，但是数量很多，整体对谐波的影响很大，不容忽视。
　　在上述设备中，具有全波整流性质的负荷（如UPS等）造成的谐波影响最为严重。在电源电压峰值附近，电源对整流器电容充电，负荷从电源吸收的电流具有脉冲性质。由于接于同一电源的这类负荷吸取的脉冲电流中心轴线基本上一致，因此主要谐波电流几乎是同相位的叠加；另一方面，各相线的谐波电流中三次及其倍数次谐波具有零序分量性质，因此它们在中性线上的汇集叠加，使得中性线上的谐波电流非常大。案例中，电源线电流约400A时，中性线上三次谐波电流高达121A，就是有力的证明。
　　3谐波问题的影响
　　谐波对商务写字楼用电设备寿命和线损的影响，是逐步积累其效应的慢过程。受谐波严重影响而产生的后果，一般也在一定时期后才暴露，因此容易使受害单位及其主管不能及早发现问题，直到严重后果发生。
　　本案例中，谐波的作用使得配电变压器的绕组、外层硅钢片、外壳、金属紧固零件的局部发热严重，降低变压器输出功率，还引起振动和噪声；无功补偿电容器因谐波关系，不能正常投入；未配置UPS的计算机会出现死机，自动重启现象，引起工作数据丢失及元件损坏；电话出现杂音；最为严重的隐患是中性线长期过流，导致导线局部温升过高，绝缘老化，可能引起火灾事故。
　　三解决方案
　　对于写字楼负荷的谐波问题，推荐的解决方案有以下几点：
　　1加装无源滤波器
　　在大的谐波源附近或主要出线处安装若干单调谐及高通滤波器支路，以吸收谐波电流。这种方案可以有效减小谐波量；也可以同时考虑无功补偿问题。
　　2改变谐波源的配置方式
　　具有谐波互补性的设备应集中安装，否则应适当分散或交错使用，适当限制谐波量大的工作方式。该方案可以减小谐波的影响，但对设备配置和工作方式有特殊要求。
　　3改善三相不平衡度
　　找出因电源电压、线路阻抗、负荷特性因素导致的三相不平衡原因，加以消除。该方案可以有效减小3次谐波的产生；有利于设备的正常用电，减小损耗。
　　4增加系统容量和中性线截面
　　提高供电系统的短路容量，可以减小谐波源对其他用电设备的影响；增大中性线截面，可以避免中性线长期过流导致的导线局部温升过高，绝缘老化现象，消除引起火灾事故的隐患。
　　5采用有源滤波器
　　滤波效果比无源滤波器好，同时不必担心导致谐波放大问题。造价较高。
　　结语
　　目前，商务写字楼中各种基于电力电子装置的非线性负荷的应用越来越广泛，引起电能质量问题，并由此产生电能损耗的因素也逐渐增多，对各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备的安全可靠运行带来严重威胁。通过对一个具体写字楼供电系统电源出线的测量，分析得出该写字楼供电系统的电能质量问题主要是谐波，并进一步讨论了它的危害及一般解决方案。该写字楼经过此次电能质量检测，分析和查找原因，并根据推荐的解决方案，制订并实施了合理的改造措施，将电能损耗降低了37%，解决了电能质量的安全隐患问题，并在节能中获得了一定的经济效益。
　　参考文献:
　　[1]程浩忠.电能质量概论.北京.中国电力出版社，2008.
　　[2]肖湘宁.电能质量分析与控制.北京.中国电力出版社，2010.

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