智能建筑的谐波主要来自两个方面:
1、大量非线性负荷形成的谐波源,比如:计算机系统、开关电源、电流发生畸变,产生谐波。
2、公用电网本身就具有一定的谐波含量和配电变压器作为谐波产生的谐波,公用电网侧传输到配电系统。这些恶劣的谐波环境会对于智能建筑中的用电设备和系统造成了特别大的危害。接下来小编来为您介绍一下谐波影响智能建筑的表现及其解决方法。
谐波对于智能建筑的影响:
1、由于设备自身产生的接地电流在设备和真实地之间产生一个电压降,因此,容易使电脑死机;高次谐波会在中性线上叠加,中性线电流能够在建筑物金属结构上任意流动,从而产生不受控制的磁场,即引发计算机屏幕的频闪现象;由于开关、短路以及负载变化而引起的短时间电压变化将会引起灯光频闪,过度的频闪将会使人体不舒服;严重的谐波畸变会引起在一个正弦周波内的额外过零点,影响测试设备,干扰程序控制装置的同步性,导致控制装置死机。
2、智能建筑中线缆密布,系统设备繁多,微电子装备复杂,且防护能力弱,高次谐波治理将会使智能化系统设备产生误码、错码、误动作,使信号系统受到污染、产生噪声,甚至连通话质量都不能保证。随着低电压信号在IT设备中使用的增加,比特错误率也随之提高,甚至可以高到使整个网络瘫痪。
3、在谐波电压作用下,电容器会产生额外的功率损耗,加快绝缘介质的老化。更为严重的是,大量谐波电流很可能引发电容器和系统其他元件之间的并联谐振或串联谐振,造成电容器超载而损坏;使与电容器连接的配电回路中所有线路、设备因电压闪变、超压、过负荷而损坏。
4、配电回路的谐波治理电流含量高会使断路器遮断能力降低。这是因为畸变电流过零点时,电弧电流随时间的变化要比工频正弦电流大,电弧电压的恢复要迅速得多,使电弧容易重燃,导致误跳闸或在该跳闸的时候根本不跳。剩余电流可能会达到使剩余电流保护装置动作的设定值。事实表明,空气电磁断路器不能遮断其分断能力范围内波形畸变率超过50%的故障电流,而且还会导致断路器损坏。
5、电压谐波会导致感应电动机的额外损耗。高次谐波治理导致的扭矩脉动在联轴器和轴承处会产生磨损和裂纹。由于电机速度是固定的,谐波中储藏的能量就以额外的热量形式散发了,导致设备过早老化。
6、对于电力电缆和配电线路,谐波电流频率增高会引起明显的集肤效应,导线电阻增大,线损加大,发热增加,绝缘过早老化,容易发生接地短路故障,形成潜在的火灾隐患。在智能建筑中大量集中使用电子计算机和大面积采用电子节能气体光源照明的场合,中性线电流甚至达到相线电流的2倍,致使中性线过热、烧毁,甚至导致火灾。
谐波影响智能建筑解决方案
1、有源电力滤波器APF是20世纪80年代以来逐渐兴起的谐波抑制新方法,目前己成为谐波抑制的一种趋势。它的优点是:能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿,可以弥补无源滤波器的不足,获得比无源滤波器更好的补偿特性,是一种理想的补偿谐波装置。
与无源滤波器相比,有源滤波器有以下优点:
①为高次谐波电流源,不受系统阻抗的影响。
②没有共振现象,系统结构的变化不会影响补偿效果。
③原理上比LC滤波器更为优越,用一台装置就能完成各次谐波的补偿。
④即使高次谐波的频率发生变化,也能完全补偿。
有源电力滤波器的变流电路可分为电压型和电流型,目前实际应用的装置中90%以上是电压型。从与负载连接形式的角度可分为并联型有源电力滤波器和串联型有源电力滤波器两大类。现在运行的装置几乎都是并联型,上述类型都可以单独使用也可以和LC滤波器混合使用。
目前,有源电力滤波器的研究主要集中在交流有源电力滤波器,直流有源电力滤波器的研究也在逐步开展,典型的研究之一是在直流输电系统中的应用。
2、高功率因数变流器整流装置是电力系统的主要谐波源。对整流装置改进,使其尽量不产生谐波,并且电流电压同相位,称高功率因数整流器或高功率因数变流器。
①采用整流电路的多重化。
②采用脉宽调制整流电路。
③采用带斩波器的二极管整流电路。
④矩阵式变频电路。