建筑供配電系統的諧波治理問題不容忽視

    智能建筑建設日益興盛，其供配電系統中使用的大量電子設備及電氣設備所產生的諧波污染問題也越來越嚴重。原本運行正常的供配電系統效率下降、電氣火災、計算機無故重啟、電容器燒損、變壓器未過載超溫等，這些頻發事故無不與諧波有關，諧波的危害在建筑供配電系統中不容忽視。

    中國電力科學研究院教授級高工張祖平介紹說，白熾燈被有電子鎮流器的現代燈具所替代；基于逆變器的發電形式（如光伏發電逆變器）被越來越多地使用；未來配電網在用戶、分布式發電和配電網及其運行方面發生的根本性變化，都是諧波畸變的潛在來源。

    根據張祖平的說法，諧波畸變產生的原因主要來自非線性阻抗產生的低頻畸變、開關設備投切產生的畸變、短路功率的影響、頻率的變化以及新型設備產生的高頻畸變的影響越來越大等幾個方面。

    關于設備的諧波問題，張祖平表示，典型的現代電子設備產生的諧波頻率較高，為使設備不受諧波影響，其諧波測量的方法和測量精度以及諧波建模和網絡諧波測量的結果及案例研究等都需要進行研究。他舉例說明，額定電流小于16A的設備在按照A、B、C、D四級分類的基礎上，要考察設備的市場滲透力、使用的同時率、產生的各種諧波畸變以及其使用的時間等。其中A類包括平衡三相設備、白熾燈調光器、音響設備以及一切未被分類為B、C或D類的設備，B類為便攜式工具、非專業的弧焊設備等，C類為照明設備，D類包括個人計算機和個人計算機監視器、電視接收機。對于這些設備的總諧波畸變的考察后，可通過無功率因數校正、無源功率因數校正、有源功率因數校正三種方式解決。

    電子設備產生諧波畸變的影響會達到何種程度？張祖平說，設備的諧波頻率越高，電路中并聯電容器的阻抗越低�？傮w來講，電源電壓引起的高頻畸變因不同設備的靈敏度不同而不同，在諧波頻率范圍內，會顯著增加電流消耗。如果沒有瞬時故障，高頻分量的水平通常低于10%，電路元件（如直流母線上的電容器）的溫度上升可能會降低設備壽命。

    小型光伏逆變器因其更高的能源產量、安全性以及組件級監控能力，在住宅建筑等小型項目中極具吸引力。小型光伏逆變器的應用規模正不斷擴大，但其高低頻的諧波畸變問題也隨之而來。張祖平說，在實驗室測量三種不同型號的單相光伏逆變器，其較高頻率的諧波畸變，幅度有顯著差異。分析其原因為諧波畸變取決于電源阻抗，因為所有逆變器有著相同的工作點，但其電壓與電流有不一致的行為�？偨Y來講就是在正弦電源電壓的情況下，光伏逆變器存在較低的低頻諧波畸變；供電電壓畸變時，也會產生較大的低頻諧波電流；相位角和電壓畸變之間沒有線性關系；開關操作會產生高頻諧波畸變。<