期刊简介   About
刊名:四川水泥
主管:四川省建材工业科学研究院
主办:四川省经济与信息化委员会
国内刊号:CN 51-1456/TU
国际刊号:ISSN 1007-6344
邮发代号:62-149
语种:中文
出版周期:月刊
创刊时间:1979年
投稿邮箱:scsn1979@163.com
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谈智能建筑电气设计的谐波治理

发表时间:2018年7月26日 浏览:170次

【摘要】随着科学技术的飞速发展,智能建筑逐渐地增加了各类新型设备,电子电器中的负荷比重加重了电网谐波被污染的程度,使得电力系统在运行过程中出现了电压失稳、电力能源耗损等问题,文章分析智能建筑电气设计中谐波产生的原因及危害,提出相应的谐波治理措施,保障电气设计的可靠性,遏制智能建筑的功能障碍问题发生。

【关键词】智能建筑;电气设计;谐波;治理

信息化技术的推广与实践,为智能建筑的建设提供了基础,而智能建筑的后续服务,需要借助各种电器设备来完成,这些电器设备需要在可靠的电气设计的基础上稳定运行,避免电压不稳和供电不持续的问题。但是电气设计易受到谐波干扰,对电能质量造成干扰,影响智能建筑的服务能力,亟需改善。

1智能建筑电气设计中的谐波分析

1.1谐波的产生

谐波是电力系统的运行过程中,电流频率为电流基波频率的整数倍情况的统称。从广义角度入手,可以将谐波理解为交流电网中频率单一且与其他工频存在明显差异的。谐波对智能建筑的影响较为明显,干扰电能稳定,制约系统可靠性,甚至造成设备损毁。谐波主要来源于:(1)公共电力系统本身存在谐波,包含配电变压器产生的谐波,且这些谐波会通过输电线路,传递到智能建筑中,进而干扰智能建筑的供配电系统;(2)智能建筑内部的相关电气设备所产生的波动负荷,如整流器、电源开关和计算机等,这些设备在实际的运用中,如果出现电流异常波动,均能造成谐波的产生。

1.2谐波的危害

1)干扰电气设备精度及效率。谐波对电气设备的影响明显,造成电气设备的功能障碍。例如:受到谐波的影响,电能表的计量会出现失误,进而导致实际电量和电能表的示数存在差异。而高次谐波则可对设备稳定性与可靠性造成干扰,诱发设备发热甚至损坏。(2)干扰设备正常运作。智能建筑中通信线路关系智能建筑的通信质量,而谐波的存在,则会对通信线路造成干扰,导致噪声的产生,进而导致通话质量受到干扰。另外,在医疗建筑电气设备方面,谐波会导致显示电器中显像管不停的闪烁,电器发出噪音、影响医疗电气设备使用功能,甚至可能使医疗设备产生误动、误报、拒动、数据错误等多方面现象的困扰。(3)增加设备损耗。谐波可对设备造成损耗加重的情况,可造成电器设备的发热老化,缩减绝缘介质的使用寿命,并导致电容器损坏或爆炸等,还能造成电能浪费、电器设备损坏等情况,危害较大。(4)降低遮断能力。受谐波干扰,断路器的遮断能力降低,还可造成断路器触头寿命降低,威胁断路器整体性能,甚至造成隐患发生。

2工程概况

为详细研究具体智能建筑的电气设计中谐波治理方法,本文以作者设计的中山市某一医院工程智能设计为例,分析具体的电气设计。该工程主要由门诊、医技、住院楼及后勤楼组成。共占地面积17152m2,总建筑面积为128929.51m2。为保障智能建筑的整体功能,具体的电气设计中,择取一级负荷设计,运用TN-S系统,双回路供电,10kV电源2个,11用,两路电源均能负载100%的负荷,且变压器负荷率平时保持在70%左右。具体智能化设计包括照明系统、动力系统、楼宇自动控制系、LED显示屏及排队叫号系统、智能医疗等内容。借助电气设计,满足智能建筑的服务功能,提高建筑内部医疗的使用质量。为实现对谐波的处置与控制,本工程在具体的电气设计中,考虑谐波问题,并采取适宜的治理措施。

3智能建筑电气设计中谐波的治理

为了尽量避免谐波的危害和减少谐波的干扰,应合理选择医院建筑电气工程中的电气设备。

3.1电线电缆、变压器和配电设备优选

1)对于比较集中的大功率谐波干扰源设备的配电线路,例如检验科、放射科、手术部、弱电机房等存在大量大功率谐波干扰源,针对这情况,可以选用加大截面的方法减少谐波带来的影响。为了防止产生干扰,配电线路、信号线路可以选择屏蔽效果比较强的金属导管、金属线槽对系统配电线路进行保护,降低谐波的不良影响。(2)配电设备优选。在具体的配电设备选择中,对于接触器和热继电器的选择,需要遵循降容使用原则。而电子型的配电断路器,同样选择降容使用的类型,可达到智能建筑配电设备优选的目的。本工程在配电回路中谐波较为严重的区域,采用放大一级配电设备。(3)变压器优选。对于变压器的优选,需要对变压器的容量和型号进行控制,本工程在具体的选择中,择取具有Dynll连接组别,其可实现对零序谐波进行一直。当变压器容量确定后,分析谐波畸变,并选择70%~80%的变压器负荷率。

3.2谐波治理滤波器的选择

医疗建筑电气系统设计过程中,选用的电气设备比较复杂,产生的谐波也相对比较复杂,而且各类电气设备使用时间不确定,电网阻抗时刻变化,在多变的条件下,无源滤波器可能会发生并联谐振、串联谐振,造成元件过载、设备损坏等多方面的严重后果。因此,无源滤波器不适合用在医疗建筑电气系统设计中。而有源滤波器可以即时检测、分析电气系统电流中的谐波分量并自动补偿,不受谐波波次的制约,并且可以避免谐振带来的危害,降低谐波对智能建筑的干扰和影响。两者相比较,有源滤波器的使用性能更加突出,适应性更为广泛,更适合应用在医疗建筑电气系统中。

3.3有源滤波器的应用分析

在电气系统设计过程中,有效减少谐波的产生,谐波治理方案需要针对不同的应用场合而制订,有源滤波器的具体应用方案为:(1)集中治理:一般适用在单台设备谐波含量小、布局比较分散、数量较大、整体谐波电流大的场合中,比如医疗建筑中的一般病房、一般诊室等区域。(2)局部治理:适用于谐波相对集中于某些馈出回路,或者局部对电能质量要求较高的场合中,可防止谐波对局部电力系统的干扰影响,比如医疗建筑内手术室、ICU等科室存放着大批精密仪器和使用UPS的区域等。(3)就地治理:适用于谐波源比较明确而且单台设备谐波量较大的场合中,可防止谐波电流影响医疗建筑内MICT等检查场所区域内的设备。有源滤波器在实际的应用中,需要针对不同的应用场合采用不同的治理措施,系统设计过程中应根据不同的补偿电流计算结果,选用适当的容量,合理的设计,达到有效的谐波抑制治理效果,保证供电系统安全运行。

3.4滤波方案确定

为实现智能建筑电气设计中谐波的治理,需选择有效的滤波方案,进而达到滤波的目的。滤波方案的确定,需要结合变压器额定容量Sn2000kVA和有源滤波器选型展开分析。(1)对于变压器额定容量Sn2000kVA的情况下,需要根据Gn的情况进行判断,从而确定具体的滤波方案,实现对谐波的处置。如果0.5SnGn0.25Sn,则选择增加10%的电容器的额定电压+谐波的抑制电流,从而实现对谐波的抑制作用,降低谐波对智能建筑的干扰。而如果Gn0.5Sn时,则给予有源电力滤波器的方案,实现对智能建筑电气设计中谐波的滤波。(2)有源电力滤波器优选。在确认选择有源电力滤波器方案后,需要对具体滤波器进行选择。选择时,如果存在大量计算机、空调等电气设备,则选择三相四线制的有源电力滤波器,保障设备的安全,从而实现对谐波的过滤。如果根据过滤谐波的频率不同,则需要选择不同型号的滤波器,保障滤波效果。此外,滤波器的设计过程中,需要尽可能地靠近谐波产生源,达到提升过滤质量的目的,降低谐波干扰。

3.5电容器的优选

电容器同样是智能建筑中的重要组成部分,在具体的电容器选择时,需要对谐波电流放大现象进行控制。其中,结合式(1)可得到谐波放大现象的不良影响,可造成变压器过载爆炸。式(1)中,当X1n0X2n0,则I1nIn,说明谐波被放大,而放大现象对变压器的影响明显。本工程结合上述公式的基本情况,在具体电容选择中,通过配置具有固定配置电抗率的串联电抗器的方式,实现对谐波的抑制,保障智能建筑的功能性与可靠性。

3.6其他治理方法

智能建筑的电气设计中,由于各种类型的电气设备数量和种类相对较多。因此,在谐波治理中,本工程将滤波器安装在谐波影响巨大电子设备内部,达到抑制谐波的目的。再针对专用配电回路设计时,避免外来谐波进入系统,采取屏蔽措施。另外,智能建筑的信息设备总量多,本工程使用TN-S系统,双回路供电的方式,并实施局部等电位连接总等电位连接,且在电位联结网络的每一层次进行设置,达到相互之间具有不同层的等电位,进而达到抑制谐波干扰的目的。

4结语

在医疗建筑工程中一直都存在电气设计以及谐波治理的问题,谐波的产生不仅严重影响建筑的具体实用效果,也直接影响医疗设备的正常运行,为了高效地保障建筑内医疗电气设备与普通电气设备的稳定使用和安全性能,应该根据用电设备的性质,设计合理的供配电系统以及制定合理的谐波治理措施方案,降低谐波对智能建筑的干扰和影响,从而维护医疗秩序稳定的同时促进电力系统的发展。

【参考文献】

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[3]古耀先.医疗建筑电气设计中谐波治理措施的探讨[J].低碳世界,201720):127-128.

[4]范瑞阳.医疗建筑中谐波的危害及治理[J].科技展望,201635):291.