1. 引言
智能建筑为适应现代社会信息化与经济国际化的需要以及随着计算机技术、通信技术和控制技术的日新月异,相互渗透而持续地发展。智能建筑中使用了大量的现代化用电设备和装置如通讯系统、计算机、网络控制设备、变频空调、各种数码办公设备、灯光调控、消防系统、监控系统等，恶劣的谐波环境对保证系统和设备的安全正常运行造成了极大的威胁。
电子计算机、微处理器以及其它电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低、对谐波环境要求高、过电压耐受能力差的弱点。高次谐波污染往往使得这些高灵敏的电子系统在运行时，经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动，甚至造成用电设备的永久性损坏，给人们的工作和日常生活造成了巨大损失。
在消除或抑制谐波危害方面，智能建筑系统以往只是采取一些防范措施，如根据负载确定电力变压器额定容量时，考虑谐波畸变而留有裕量；为易受干扰设备加装线路滤波器等，无法从根本上消除谐波危害。
最新技术的HPD（Harmonic Protective Device）谐波保护装置能吸收各种频率各种能量的谐波干扰，将谐波消除在发生源，自动消除对用电设备产生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等干扰。
2 谐波的危害
电网谐波（分量）的定义为“对周期性交流量进行付立叶级数分解，得到的频率为基波频率整数倍的分量”。理想的供电应是单一恒定频率与规定幅值的稳定电压。但随着各种新型、高效、多功能用电设备的不断更新,这些非线性电气设备使电网电压、电流波形实际上是不同程度畸变的非正弦波。非正弦波含有会直接对人体及用户设备产生危害的高次谐波。
智能建筑中谐波主要来自于两方面，一是大量非线性负荷形成的谐波源，例如：计算机系统、开关电源、电子式荧光整流器等导致配电系统的电压、电流发生畸变，产生谐波；二是公用电网本身具有一定的谐波含量和配电变压器作为谐波源产生的谐波，由网侧传输至配电系统。
2.1 电脑死机
由设备自身产生的接地电流在设备和真实地之间引发一个电压降。虽然设备能将这种扰动的敏感性降低，但不能彻底消除，特别是当噪声频率比较高的时候。
2.2 屏幕频闪
3n次谐波在中性线上叠加。中线回流能够在建筑物金属结构上任意流动，从而产生不受控制和不能控制的磁场，即引发计算机屏幕的频闪现象。
2.3 灯光频闪
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。过度的频闪将会导致人体不舒服。
2.4 影响控制装置的正常运行
严重的谐波畸变会引起在一个正弦周波内的额外过零点，会影响测试设备。使程序控制装置的同步性可能被干扰，PLC可能会死机。
2.5 数据网络堵塞
智能建筑中线缆密布、系统设备繁多，微电子装备复杂，且防护能力单簿，高次谐波将会使智能化系统设备产生误码、错码，产生误动作；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。随着在IT设备中低电压信号使用的增加，比特错误率也随之提高，甚至可以高到使整个网络瘫痪。
2.6 功率因数补偿设备产生问题
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，也会使与电容器联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。据统计，70％以上的谐波故障发生在电容器装置上。
2.7 保护装置的误跳闸
配电回路的谐波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率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。因此导致误跳闸或是在该跳闸的时候根本不跳。漏电电流可能会达到使漏电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，还会导致断路器损坏。
2.8 严重干扰感应式电能表计
在谐波环境下,电能表记录的是基波电能及部分谐波电能，后者将使得用电设备性能变坏，因此用户不但多交电费，而且受到损害。
2.9 在负载适中情况下变压器过热现象
谐波会引起变压器的额外损耗，这些损耗将会导致早期故障。随着当前装置需要运行到极限值的趋势以及低电压系统日益增高的谐波污染，这个问题也变得日趋严重。
2.10 感应电动机
电压谐波会导致直接的感应电动机的额外损耗。高次谐波导致的扭矩脉动在联轴器和轴承处会产生磨损和裂纹。由于速度是固定的，在谐波里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。
2.11 集肤效应引起的导线过热
对电力电缆和配电线路，谐波电流频率增高引起明显的集肤效应，导线电阻增大，如一根直径为的导线在350Hz时具有比其直流电阻率高60%的视在电阻。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，N线电流甚至达到相线电流的两倍，致使N线过热、烧毁，甚至导致火灾。
4．高次谐波污染的消除
4．1 对谐波污染的防范
为保证智能建筑对三A系统（设备自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统）运行的高可靠性要求，在设计和施工阶段，可采取以下措施预防谐波对电子设备的干扰。
①为电子设备设计专用回路供电，尽可能避免干扰沿供电线路窜入。
②为易受干扰设备加装线路滤波器，消除或抑制谐波分量，达到净化电源目的。
③使该类设备配线尽可能远离谐波电流畸变严重的线路，以避免空间电磁干扰。
然而从源头对谐波污染进行治理才是最根本的措施。
4.2 谐波保护装置HPD
ELECON公司推出的HPD（Harmonic Protective Device）谐波保护器正是从源头消除谐波污染,为用电设备提供谐波保护。HPD谐波保护器采用了超微晶合金材料与创新科技的特别电路,对用电设备产生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等干扰具有抑制和吸收作用； 随时跟踪电压波形，瞬时滤除电源中的尖峰、浪涌（雷电）、杂波，矫正因谐波影响而产生畸变的电压波形；对噪声进行消化并把被吸收的噪声能量部分返回到电网中以矫正电网波形，使电网电源波形变得光滑清洁，既提高了电网质量，又保证了仪器设备的正常运行。
采用HPD谐波保护器解决了设备遇到的众多问题：
自动保护用电设备
由于设备自身产生的接地电流在设备和真实地之间会引发一个电压降，当噪声频率比较高的时候，很容易造成计算机电子设备、PLC、电机电器等电脑死机。
HPD能自动消除具有破坏性的高次谐波，高频噪声、浪涌、尖峰瞬变等，确保了用电设备的使用寿命。
4.2.2 净化电源
HPD谐波保护器具有很强的抑制和消除能力，最高可消除99%的因各种谐波引起的电压、电流的畸变，防止谐波引发的计算机屏幕频闪，以及由于开关、短路、负载变化引起的灯光频闪。
4.2.3 保护功率因数补偿设备
高次谐波频率可能和杂散的电网电感及功率因数补偿（PFC）设备组合的谐波频率形成并联谐振回路，谐振电路引起的谐波放大使电压和电流波形畸变更为严重，从而导致设备过早出现故障。HPD消除了谐波污染，确保了功率因数补偿设备的使用寿命。
4.2.4 防止保护装置的误跳闸
谐波电流会导致断路器误跳闸或是在该跳闸的时候根本不跳。
5．结束语
智能建筑中的谐波污染对设备造成了大量危害。强大的脉冲干扰会导致电子器件、设备的损坏，对计算机及应用计算技术的仪表导致程序错误，存储丢失甚至系统的损坏。在实际工作中，因为它具有多发性、随机性和不可重复性，使设备性能下降、无法工作的现象时有发生。
针对智能建筑中越来越恶劣的谐波环境，ELECON公司推出的HPD（Harmonic Protective Device）谐波保护器为设备的正常运行提供了保障。HPD并联在电路中,本身不耗电。它采用了超微晶合金材料与创新科技的特别电路, 能自动消除对用电设备具有破坏性的高次谐波，高频噪声、浪涌、尖峰瞬变等，防止计算机电子设备、PLC、电机电器等电脑死机，确保用电设备的使用寿命。净化电源，防止高次谐波引发的计算机屏幕频闪，以及由于开关、短路、负载变化引起的灯光频闪。保护IT设备，确保数字通信网络的正常运行。提高系统的功率因数，防止保护装置的误跳闸。保证现代智能建筑中各种不同类型设备和计算机及精密电子装置正常、可靠、高效地运行。
您的位置：
