山东省建筑设计研究院
摘要：随着我国经济的快速发展，建筑电气自动化快速发展，很多自动化设备应用在建筑电气设计中，但是由于一些非线性负荷如电子设备和电气设备形成的谐波源会对配电系统产生严重的污染，产生谐波，所以在建筑电气设计中，谐波治理十分重要，应充分的认识到谐波的危害，有效抑制谐波。
关键词：建筑工程；谐波；电气设计；对策
一、建筑电气设计中谐波的特点分析
随着科技的快速发展，工业生产水平和人民生活水平的不断提高，建筑电气设计也趋向智能化，越来越多的变频装置、单向非线性电子设备及电力系统整流设备等在建筑电气设计中得到广泛应用，使得谐波分量占的比重很大，谐波使得建筑电气系统造成严重的危害，谐波使得电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，使其使用寿命降低，严重的甚至出现故障或烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。现在的建筑物在供电系统设计时以三相电为主，但是现代建筑的特点就是单相用电设备使用的比较多。目前单相用电占据总用地的比例达到70%以上，单相设备基本都是非线性负载，随着建筑电气自动化不断发展，非线性负荷不断增加。使用大量的单相设备会导致三相负荷很难平衡，从而造成波形畸变，产生谐波。
二、谐波的产生对建筑电气设计带来的不利影响
1.对电气设备的影响
电气设备在运行的过程中，谐波会造成电能的生产、传输及利用率降低，甚至会使得电气设备造成严重的威胁，主要是由于电气设备在使用过程中会产生大量的热能，并有振动及噪音的情况，电气设备线路绝缘层会受到严重的影响，老化十分严重，谐波会影响电气设备的使用寿命。
2.谐波造成信号污染或噪声污染
在智能化建筑中，会有很多分布密集的线路，所使用的电气设备很多，使得谐波更加普遍，谐波会导致电气设备出现拒动或误动等情况，谐波造成信号污染及噪声污染，使得通信连接质量很难符合相应设计。
3.影响变压器
变压器是受到谐波影响最为严重的部位。变压器往往需要将电压输入，然后经过处理之后加以输出，这两个环节都会遭受到谐波的影响，其会在一定程度上影响到变压器内的标准参数，给电压的输入输出产生很大的不利。如果将谐波直接视为电流，其也会提高变压器的工作频率，大大缩短了其使用年限。
4.影响电容器
谐波对电容器的影响，也是经过研究发现后，影响比较大的一个环节。因为谐波的出现，导致了电容器在测试的过程之中，出现了超载的和额外的电容损耗，这就容易导致整个电气设计系统出现故障，造成一定的损失。而且因为谐波的原因，会导致电容器与电气设计系统之中的气压元件形成谐振，大面积的影响到整个电气系统，而且与电容器相连接的线路、系统、设备等都会受到严重的影响，甚至会出现烧毁的情况。所以，谐波对电容器造成的影响，也是十分严重的。
5.对其他设备的影响
在谐波的环境中，感应式电机也会出现更大的功耗，由于电机的运转速率是一定的，所以谐波中的能量只能够以热能方式散发，进而造成电气设备出现老化加速的情况。谐波还会对电气系统中的电子设备造成多种危害电压突变会出现脉冲，造成电子设备误动作；谐波会导致电子设备和真实地之间出现漂移，所以其中一些电子设备会出现供电不稳定的情况从而造成工作出现异常情况；谐波电流还会引起感应磁场，对电子设备产生影响；在谐波的环境中，电气系统中的通信传输会出现误码等问题，导致信号传输质量变差或者出现错误的情况，比如电视的图像会出现不清楚的情况。
三、解决谐波对建筑电气设计中的影响对策
1.减少谐波的出现
减少谐波的出现，从源头控制谐波的出现，是减少谐波对电气系统设计造成影响的主要原因和措施。首先，可以采用提高供电量的方式，来大面积的抑制谐波对电气系统的影响。在设计的过程之中，可以提高电缆内部的横截面，通过供电量的加大，避免集肤效应的产生和出现，这样可以有效的避免谐波的产生。其次，则是依据实际情况，更换新的变压器，这是因为谐波对变压器的影响是很大的，设定和使用特殊的变压器，可以有效的抑制谐波的产生，减少对电气设计的影响。
2.谐波器检测
滤波器的检测，也是降低谐波对电气设计影响的有效方式和手段。通过滤波器可以检测到谐波的具体情况，而且依据滤波器的特点，可以分为有源滤波器和无源滤波器、以及混合滤波器。首先，有源滤波器的特点就是能够快速的检测出谐波的出现，反应迅速。在整个电气系统之中，是与非线性负荷相连接的，对整个非线性负荷系统进行全方位的检测，保证可以及时的过滤谐波，减少谐波对电气系统的影响。其次，无源滤波器是与电容器进行联合和滤波器，能够实现对某些谐波的检测和分析。最后，则是混合滤波器，也就是有源和无源滤波器的结合，可以避免出现系统烧损的情况，以保证电力系统的正常运行。能够通过设备，对谐波进行统一的过滤和控制。
3.电力系统采用滤波保护装置
电力系统是电气系统设计过程之中的重要环节，因此，需要针对电力系统容易受到谐波的影响情况，安装滤波保护装置。首先，滤波保护器，可以有效的降低电力系统之中，谐波产生的不良影响，保证电力系统可以正常的运行，这是保证电气系统稳定运行的前提。其次，则是选择合适的磁场，作为处理谐波的有效磁场，通过磁场的互相影响，降低谐波对电力系统的影响。最后，则是选择合适的材料作为滤波保护装置的本体，采用的是超微晶，可以对谐波进行吸收，达到消除谐波的目的。
四、谐波污染的治理措施与应用效果
1.无源滤波器的应用
无源滤波器指的是以串联方式连接在一起的一组电抗器和电容器。这种设计是将电抗器与电容器组成电路的阻抗设计成在某一频率下，低于其他电力阻抗的情况。其主要缺点是容易发生过载，且在过载的情况下会被烧毁。无源滤波器谐波治理的传统方法，其只可以过滤一种谐波，不同谐波频率的过滤要采用不同的谐波滤过器。
2.有源滤波器的应用
不同于无源滤波器的串联方式，有源滤波器是并联型的，其可以和非线性的电力负荷并联，自动监测非线性电力负荷形成的谐波电流，反应迅速，且不会出现谐振的状况。除此之外，有源滤波器还具有同时多次滤除高次谐波的功效，治疗效果受到认同的和肯定。其缺点在于价格过高。在建筑电气设计中，如果考虑安装有源电力滤波器的话，要根据配电系统的实际运行情况，选择与谐波源接近的安装位置。
3.谐波保护器的应用
谐波保护器的主要工作原理是通过利用磁场的特殊性能，对谐波能量进行有效的处理，强化滤波的滤除功能。与有源滤波器相比，其既具备了保障电力系统正常运行，延长系统与电力设备使用寿命的优点，还具有低成本的优势。常见的HPD谐波保护器不仅可以吸收不同频率的谐波，还能消除用电设备产生的高次谐波干扰，重要的是，HPD谐波保护器在并联电路中并不耗电。
结语
谐波严重的影响建筑电力系统安全性及可靠性的主要因素，加大对谐波问题的深入探讨，采取有效的措施进行解决，是现在建筑电气设计中需要探讨的问题。对策相关的设计人员应充分了解谐波危害，借鉴先进的谐波抑制方法，有效的削弱谐波不利影响，并提高建筑电力系统的供电质量与效率。
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