专 家 论 坛
民用建筑配电系统谐波防治技术初探
陈众励 （上海建筑设计研究院有限公司， 上海市 200041）
Initial Discussion about Harmonic Prevention and Treatment Technology of
Power Distribution System for Civil Buildings
Chen Zhongli （Shanghai Institute of Architectural Design & Research Co.， Ltd.， Shanghai 200041, China）
Abstract This paper simply describes the main 大， 谐波增大。 另外， 由于经济原因， 变压器所使用
types of harmonic source equipment and harmonic 的磁性材料通常在接近非线性或就在非线性区域运
formation mechanism in power distribution system of civil 行。 在这种情况下， 即使所加的电压为正弦波， 变压
buildings， analyzes the harmonic impact on the 器的励磁电流也是非正弦的； 如果励磁电流是正弦
distribution system which is often ignored by some
波， 则电压就是非正弦波， 从而产生谐波。
designers， discusses some harmonics-related calculation
电力变压器产生的谐波以3次为主。
problems in engineering design， briefly presents some
2． 2 荧光灯
effective methods of harmonics prevention and treatment.
荧光灯及其电子镇流器的伏安特性是严重非线
Key words Civil building Power distribution
性的， 因此会引起严重的谐波电流， 其中 3 次谐波
system Harmonics prevention and treatment technology
含量最高。 当采用电子镇流器的荧光灯安装数量较
多时， 其电源干线的中性线上会流过很大的 3 次谐
摘 要 简述了民用建筑配电系统中谐波源设备
波电流。 如果荧光灯采用电感镇流器并接有补偿无功
的主要类型及其谐波形成机理； 分析了一些容易被设
功率的电容器， 则 3 次谐波电流还很有可能引起谐振
计人员忽视的谐波对配电系统的负面影响； 探讨了工
而使谐波放大， 会使电压波形也发生严重畸变。
程设计中一些与谐波有关的计算问题； 简单介绍了一
2． 3 整流装置
些谐波预防和治理的有效方法。
感性负载的整流电路产生谐波污染且功率因数滞
关键词 民用建筑 配电系统 谐波防治技术
后。 电压型变频装置、 开关电源和不间断电源等都属
于这种装置。 民用建筑中常见的电视机、 个人电脑、
1 引言
打印机等设备， 都含有开关电源， 由于它们数量庞
随着经济与技术的不断发展， 民用建筑物内电力 大， 故也是民用建筑中主要的谐波源。
电子设备、 开关电源、 变频设备、 电子镇流器等非线 整流装置所产生的谐波特征频率取决于脉冲数。
2． 4 变频装置
性设备的使用量日趋增多， 使得其配电系统中的谐波
问题日趋严重， 对民用建筑配电系统中谐波问题的研
变频装置主要应用于低速、 大容量的交流调速
究也日趋紧迫。
设备， 例如电梯、 水泵等等。 目前， 常用的变频装
置一般均采用普通晶闸管构成的桥式电路或 12 相电
2 民用建筑配电系统中的主要谐波源分析
路， 利用电网电压进行换相， 通过相位控制的方法
2． 1 电力变压器 得到所需的正弦电压输出波形。 由于采用相位控制，
变压器励磁电流的谐波含有率和它的铁芯饱和程 变频装置的输入端需要提供滞后的无功电流， 致使
度直接相关。 正常运行时， 电压接近额定值， 铁芯工 系统的输入功率因数较低。 另外， 由于输入电流受
作在轻度饱和范围， 此时谐波不大。 但在一些特殊运 到输出波形的调制， 输入电流不仅含有一般整流电
行方式， 如夜间轻负荷期间， 运行电压偏高， 导致铁 路中的特征谐波， 而且含有与输出频率有关的谐波，
芯饱和程度较严重； 励磁电流占总负荷电流的比重变 使得整个输入电流的频谱较为复杂。 通常变频装置
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民用建筑配电系统谐波防治技术初探（陈众励）
499建筑电气
誖
BUILDING
2009 年第10 期 ELECTRICITY
功率都较大， 因此其谐波和无功功率对电网的影响 式中： P ——— 基波的有功功率；
1
不容忽视。 S ——— 基波的视在功率。
1
变频装置所产生的谐波特征频率取决于脉冲数。
但是， 在谐波环境中， 由于谐波的存在， 使得
2． 5 交流调压装置
PF ＜ cosφ， 即：
交流调压电路分为移相控制和通断控制两种类
P
PF ＝
型。 大量应用于灯光调节、 异步电动机的启动和调
S
速。 移相控制的电路电流高次谐波成分较高； 通断控
P S
＝ · 1
制虽然高次谐波少， 但在电源基波频率附近集中了许
S S
1
多含量较高的间谐波。
＝ PF ·PF
disp dist
总而言之 （特例除外）， 非线性配电设备和非线
式中： PF ——— 位移功率因数；
性用电负载导致配电系统中的谐波电流， 而谐波电流 disp
流经配电系统的阻抗， 又导致了谐波电压。 PF ——— 畸变功率因数。
dist
3 谐波对电能损耗和配电系统设计的影响 3． 3 谐波对功率因数补偿方法的影响
传统的静电电容补偿方法只能解决由于电流相位
3． 1 谐波对电能损耗的影响
滞后导致的无功功率问题， 而对由于谐波、 间谐波等
在理想正弦波的情况下， 无功功率Q仅仅反映了
频率不合所致的无功功率却无能为力。
电能在电源与负载之间交换或传递的幅度， 极少消耗
因此， 在谐波环境中， 计算静电补偿电容的容量
功率 （仅仅是相位滞后引起的工作电流增量部分所致
时， 应当扣除非相位所致 （即畸变所致） 的无功功
的导线发热损耗）。
率， 而且这部分无功功率必须用配置电抗器、 滤波器

内容描述： 该文章《民用建筑配电系统谐波防治技术初探》发表于2009年10期的《建筑电气》杂志上。它针对民用建筑领域的配电系统中普遍存在的谐波问题进行了深入探讨。文章从理论与实际相结合的角度出发，分析了谐波对配电系统及其设备（如电力变压器、电机、整流设备等）性能的影响，以及可能引发的电能质量下降、设备效率降低和寿命缩短等问题。 作者详细阐述了谐波产生的原因，包括非线性负载的普遍存在，如空调、电梯、照明设备中的开关电源、变频器等。接着，文章提出了几种常用的谐波抑制措施，如采用高功率因数补偿装置、选择有较好抑制谐波性能的电气设备、实施有效的无功补偿及谐波滤波器配置等，并对其原理与应用效果进行了初步实验验证和案例分析。 通过对民用建筑配电系统的谐波防治技术进行初步探索，该研究为改善电能质量、保障供电安全稳定、提高能源利用效率以及延长设备使用寿命提供了有价值的参考依据和技术路径。