谐波民用建筑电气论文

摘要：民用建筑电气安全与人民群众生命财产安全密切相关，防范因电气过载或短路造成的火灾事故是电气工程施工全过程质量控制的主要任务之一。电气线路过载与短路是相互关联的，一般情况下都是因为过载才造成短路。民用建筑内的电气设备种类繁多，运行时间长，开断频率高，出现过载的机率很大，所以预防电气线路过载是避免电气火灾发生的主要措施。下面是小编为大家整理的《谐波民用建筑电气论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

谐波民用建筑电气论文 篇1：

民用建筑电气中谐波治理问题探讨与分析

1 引言

电力系统谐波畸变的现象早就存在，但对谐波治理的研究和工程实施主要集中在功率较大的工业设备，低压民用配电系统谐波治理的工作尚没有引起足够的重视，缺少系统的谐波治理方案。近年来，随着楼宇自动化进程的不断发展，形式多样的非线性负载，如计算机、荧光灯、不问断电源以及变频空调等非线性设备在办公楼宇等民用建筑中得到了广泛应用，这些非线性设备产生了大量的谐波，正日益成为低压配电系统主要的谐波源ll硎，非线性负载产生的谐波电流如果不加抑制直接注入系统，必然引起电网波形畸变，导致变压器发热，增加电网网损，造成电能浪费，给电网安全运行带来影响；另一方面，非线性负载造成电网波形畸变，污染周围的电气环境，影响其他的敏感设备正常运行[1]。民用建筑电气谐波治理工作势在必行。

2 民用建筑电气谐波问题分析

2.1 民用建筑电气谐波源及其危害

民用建筑电气中具有非线性特性的用电设备主要是电子开关型设备，包括交直流换流设备，双向晶闸管可控开关设备，以及PWM变频器等电力电子设备。

2.1.1 单相整流负载

单相负载主要包括办公楼宇中广泛使用的计算机、显示屏幕、节能灯、电梯，空调等负载。其中计算机负载的谐波电流最大[2]。

分析测试结果以及参考相关文献可知，(1)办公楼宇中单相负载的谐波电流主要以3次、5次、7次以及9次等谐波为主。(2)计算机负载的谐波电流含量较大。不同品牌的个人计算机谐波电流含量有所不同，多台计算机负载谐波叠加后总畸变率将有所减小，但是3次、5次谐波叠加后幅值减小的程度不大。(3)节能灯的谐波在30％左右。电梯扶梯和空调负载的谐波电流在20％左右。其谐波含量随运行状态变化而有所不同。

2.1.2 三相负载

主要是三相变频负载，包括各种生活水泵，三相UPS电源。对不同品牌变频器，UPS电源进行了谐波电流含量测试和分析，可知：(1)变频整流设备产生的谐波电流以5次和7次为主，不采取谐波抑制措施谐波电流畸变率可达到70％以上。(2)在不进行谐波抑制情况下，变频装置谐波电流的大小跟的功率有关，一般情况下功率越小，其谐波电流畸变愈大，但谐波电流在电网上产生的电压畸变与电网的阻抗密切相关。(3)某些变频器产品自身配备了一些谐波抑制装置，如直流平波电抗器，3％或者4％的进线电抗器，可将谐波电流减小到40％或更低。

2.2 民用建筑电气变压器侧谐波分析

民用建筑电气中，变压器主要存在几方面的问题：(1)由于单相负载的大量使用，零序谐波电流在中线叠加，使得零线电流过大，造成变压器过热，造成火灾隐患。(2)通常情况下，单线负载功率因数较高，常存在功率因数超前的问题。(3) 单相负载个人如计算机和电梯的运行与停止有很大的不可预测性，谐波变化较大。负载变化随机性较大，负载随季节性变化较大。

3 民用建筑电气谐波治理

目前，对民用建筑电气谐波治理可采用两种方式，第一种，改变负载运行方式，减小负载谐波电流注入电网，如，尽量使单相负载在三相配电系统中平衡运行，增加三相负载的脉动数以减小谐波电流；第二种，在装设滤波器为谐波电流提供支路以减小电流注入电网，滤波器包括无源滤波器和有源滤波器两种类型，有源滤波器效果较好，但目前而言稳定性和经济性不比无源滤波器。无源滤波器又包括并联LC滤波器，中线串联阻断器类型，以及曲折接线变压器型。

对于设计成熟的建筑电气，采用第二种方式较为自由和方便，以下将着重分析不同结构形式的无源滤波器在民用建筑电气中的使用优势。

3.1 调谐LC滤波器

调谐LC滤波器可以对单相系统、三相系统以及三相四线制系统进行谐波抑制，具有较广泛的使用范围。

LC滤波器常采用单调谐形式，传统的单调谐滤波器为并联形式，为了提高滤波器效果，在负载上游用来进行谐波治理滤波器也常设计采用串联电抗器和并联电抗器相组合的方式进行抑制谐波，国外的MTE、Schaffner以及国内的航天706所均有成熟产品。

单调谐滤波器利用R、L、C电路串联谐振原理构成，通常也具有无功补偿的功能。

分析测试结果可知，(1)组合LCL滤波器的滤波效果优于并联LC滤波器。组合LCL滤波器可以将谐波电流畸变率降低到12.3％，而并联LC滤波器滤波效果达到23％。(2)传统并联LC滤波器引入功率因数超前的问题，功率补偿和滤波效果不能兼顾。在并联支路容量为负载容量的30％情况下，采用并联调谐滤波器的形式，仅能将谐波总畸变率抑制到30％左右。三次谐波电流较大，因此需要较大容量补偿电容器滤除谐波，因此存在了补偿功率与谐波抑制难以平衡的问题。(3)组合LCL滤波器适用于负载侧，受负载影响较大一些。(4)LCL滤波器价多一组元件，成本较高。

3.2 中线串联型滤波器

为了抑制中性线谐波电流。可在三相四线制中线串联滤波器。

串联阻断器将电容电抗串联，设置谐振在3次，从而对三次谐波形成高阻抗回路，从而抑制中线上3次谐波电流达到抑制中线电流的目地。

某写字楼安装串联阻断器型滤波器，对该写字楼的广告显示彩灯带来的中线谐波电流进行了抑制，测试安装滤波器前后谐波电力数据分析可知。(1)阻断器可以对中性线电流具有显著的抑制作用。在负载不平衡情况下，谐波抑制性能也较好。(2)串联阻断器会引起中线电压偏移，增大中线阻抗。在电容滤波的整流桥，零线电压漂移将稳定为30-40V左右，若整流桥中具有电抗器，则零线漂移将随中线电流的的增大而增大，影响负载端电压。(3)串联阻断器对中线零序谐波电流具有抑制作用，但是对与相线上5次、7次谐波电流具有放大作用。测试可知，安装滤波器后，5次、7次谐波电流可分别由23．9％和8％升高到44％和20％。

3.3 民用建筑电气谐波治理分析

民用建筑电气负载相对于其他负载，一般功率因数较高，相线谐波含量高，中线上零序谐波电流较大，负载变化较大，不易控制。对建筑电气进行谐波治理可分为几种方式：

(1)对建筑电气中的较大功率的三相负载以及单相负载集中使用的场合，可以采用LC调谐滤波器的形式，针对单独的负载进行谐波抑制，减小谐波电流向上流发射。并联LC滤波器一般向系统发出较大的无功功率，且滤波效果不佳，可采用组合LCL的滤波方式。

(2)单相负载集中使用的场合，中线零序谐波电流的治理可采取安装曲折接线变压器的形式。

(3)负载单一，且负载对端电压具有一定容忍性的环境，如单独配电的使用节能灯彩灯的广告屏，其中线谐波治理可采取串联阻断器的形式，采用这种方式，投入成本低滤波效果好。

(4)无源滤波器可靠性较高，但是不能动态跟踪负载谐波变化，在负载变化较大。同时对谐波敏感的需要动态控制的环境，可考虑采用有源滤波器的方式。

4 结语

本文系统的分析了民用建筑电气谐波发射情况。在对建筑电气的负载进行分类研究的基础上，总结了建筑电气谐波治理的特点。民用建筑电气负载多样，均不同程度的产生谐波电流，同时功率因数较高，进行谐波抑制时必须兼顾谐波抑制和功率补偿的要求。本文对常用的无源滤波方式：LC调谐滤波器、串联阻断型滤波器等滤波器进行了比较分析，给出了不同负载的谐波治理方案，对工程实践具有一定的指导意义。

参考文献：

[1] 陈国雄. 现代建筑电气工程中的电源谐波研究[J]. 科技资讯, 2006,(32). [2] 黄敏明, 黄沙. 民用建筑电气节能设计探讨[J]. 低压电器, 2009,(2).

作者：庄庆

谐波民用建筑电气论文 篇2：

民用建筑的电气线路过载原因及对策

摘要： 民用建筑电气安全与人民群众生命财产安全密切相关，防范因电气过载或短路造成的火灾事故是电气工程施工全过程质量控制的主要任务之一。电气线路过载与短路是相互关联的，一般情况下都是因为过载才造成短路。民用建筑内的电气设备种类繁多，运行时间长，开断频率高，出现过载的机率很大，所以预防电气线路过载是避免电气火灾发生的主要措施。

关键词：线路过载 火灾成因 保护装置 防范对策

近几年来，随着全国各地民用住宅建设步伐加快，以及人民生活水平提高，居民家用电器的种类和功率较以前有很大变化。民用建筑的单户用电额定量和建筑总用电量都在逐渐增加，出现线路过载的机率也越来越大，由此引发的民用建筑发生电气火灾次数比其它类型建筑高出很多。

一、电气线路过载的表现形式

1.1 导线过载

由于历史原因，我国的民用建筑电气线路负荷设计估值普遍偏小，随着人民群众生活水平的不断提高，居民用电负荷越来越大，经常会造成导线过载。导线过载原因主要有两方面：

一是民用住宅用电负荷存在着不均衡和多变性，使得拟建住宅整栋总电量难以准确估算，导致配电干线截面与负载电流不匹配。而设计人员在设计电气线路时，受到各种因素的束缚，不能准确预留足够的发展余量；

二是在项目建设策划阶段，业主方对工程设计要求不具体，提供的数据不确切，造成电气专业设计存在住户配电箱内设置的分支回路少，配线截面小，以及房间内插座数量少等问题。

1.2 断路器过载

在民用建筑配电系统中，各级配电箱内装设了不同规格的塑壳断路器或微型断路器。当分散的负荷电流汇集到配电箱后形成较大电流后，就可能造成断路器过载。当断路器负载电流持续超过额定电流一定程度时，开关触点会被融化，可能导致断路器跳闸甚至烧毁。

造成断路器过载的原因很多，其中最主要原因是断路器配置不合适，上下级断路器的瞬间脱扣器整定电流值设定不合理，不能实现保护作用。其次的原因是断路器自身质量问题，也会造成断路器过载的假象，甚至烧毁断路器。

1.3 综合性过载

其实，造成民用建筑电气线路过载的因素还有很多如线路电压电流的波动、线路施工、供电问题等情况都会不同程度上造成线路过载。还有一种情况，就是谐波电流引起的电气线路过载。由于现代电子技术的发展，家用微波炉、电视、电脑等电子类电器日益普及，住宅内非线性负荷使用较多。现在常常发现在三相负荷平衡回路中的中性线电流接近或大于相线电流，引起断路器跳闸。有些极端情况下，甚至被烧坏一些家用电器。

二、电气线路过载的危害及火灾成因

一般来说，电气线路发生事故时，基本上是线路负荷过载在先，线路短路在后，当然也有特殊情况存在。而在现实生活中，对火灾原因的分析时，我们常常把线路的短路和过载同样定义为导致火灾的原因。这样做的弊端是可能会使发生火灾的事实真象混淆，而忽视火灾事故的根本原因。对于电气线路过载引发的火灾，还是有必要进行具体分析，按实际情况区别对待的。

2.1 导线过载会使导线温度升高，加速絕缘老化。严重过载时，会对导线绝缘层、接头端子或周围物体造成损害。一般导线过载不一定直接起火，而是在引起线路短路后起火。据统计，民用建筑（特别是老旧建筑）发生的火灾中，因电气线路长期过载而引发的电气火灾居多。

2.2 断路器过载的危害很大，直接危害就是导致断路器跳闸，而每一次跳闸都会引起弧光，跳闸次数多了断路器就会损坏，进而可能造成电气火灾事故。还有一种过载情况是线路中的运行电流长期超过或接近断路器的额定电流，这种状态会使断路器触头熔化或烧毁，甚至会引起配电箱内发热燃烧，造成电气火灾。

2.3 对于电气线路的综合性过载情况，其导致危害的情况很复杂。轻微的是对家用电器造成损坏，严重时可能会造成火灾。所以对因家用电器使用不当，或者使用有质量问题的家用电器导致电气线路过载的情况，还是要引起我们足够重视的。

三、电气线路过载的防范对策

3.1 电气线路过载的防范对策是多方面的，首先应从设计角度对民用建筑用电负荷做全面考虑，既要明确当下用电的实际需要，还要以后居民用电的发展趋势。电气线路设计时，要合理确定导线的截面积，从根本上防范线路过载情况的出现。

在配电系统设计中，选择电缆截面的必要条件有两方面，既要满足过负荷保护条件，又要满足短路保护要求。如何选择配电电缆截面，《低压配电设计规范》GB50054-2011为我们提供了明确的理论依据，可以通过以下两组公式推算。

3.1.1 从过负荷保护角度选择电缆截面，应符合如下条件：

① IB≤In≤Iz

② I2≤1.45Iz

式中：IB为回路计算电流（A）；

In为断路器额定电流（A）；

Iz为导体长期持续截流量（A）；

I2为保护断路器可靠动作的电流（A）。

3.1.2 导体截面的选择时，还应对导体短路电流产生的热稳定校验，根据本规定3.2.14条给出的公式如下：

式中：S为保护导体的截面积（㎜2）；

I为通过保护电器的预期故障电流或短路电流（A）；

K为本规范规定的系数；

t为设定的保护电器自动切断电流的动作时间（t≤5s）。

3.2 随着现代电气技术发展，新型的电气控制设备更新换代比较快。电气新产品的研发为解决电气线路过载问题，提供了更多方案及设备选择参考。因此要在做好经济分析的基础上，合理设置电气线路的过负荷、过压或欠压保护装置。

四、过载保护装置的设置及选用

4.1 电气线路负荷过载可能性分析

目前，我国民用建筑总电源是采用三相四线制供电方式，而住户室内配电箱则基本采用单相电源进线。在这种配电系统内，可能出现过载情况大致有如下几个环节。

4.1.1由于区域负荷变化影响，造成市电供电电网的电压波动，有时可能会超出电力管理部门调控的范围。过高电压作用在住宅建筑的总电源处，致使总开关过电压跳闸。

4.1.2居民用电总是存在个体差异性的，这样势必会造成总电源箱内三相不平衡。在三相不平衡状态下，可能会出现两种过载情况。一种是某一相或二相过载，另一种是N线过载，通过很大电流。

4.1.3还有一种情况值得我们注意，就是在三相四线制配电系统中，我们通常选用四极断路器（即4P空气开关）。它的动作顺序是先通断相线，然后通断零线，因此零线是不带负载的情况下动作的。断路器在环境因素影响下，触点会出现腐蚀、氧化及污染的现象，形成较大的接触电阻，又称膜阻，从而降低触点的导电性，严重时会导致N极不导电。在三相不平衡状态下，可能出现相线过电压或欠电压，使得用电设备不能正常运行甚至损坏。

4.2 过载保护电器设置的原则

通过对民用建筑电气线路过载的危害分析，我们明确了电气线路过载保护的必要性。根据用电环境不同，过载保护有两种方案可以选择。一是针对电气线路过负荷的保护，二是为了保障供电可靠性所采取的保护措施。

对于上述第一种情况，我们在选用微型断路器时，要附带过负荷保护脱扣器。而在重点控制第二种情况带来的危害时，则要附带过、欠电压保护电器。根据JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》中6.3.2条的规定：“每套住宅应设置自恢复式过、欠电压保护电器”。结合民用建筑用电具体情况，设置过、欠电压保护装置主要有两种方式。一种是设置三个单相的过、欠电压保护电器，另一种是设置一个三相过、欠电压保护电器。

5.3 过载保护电器的选型

现在生产过、欠电压保护电器的厂家有很多，但在选型时不能单纯从价格和普适功能方面考虑。有些线路过载是暂时性的，如果过、欠电压保护电器过分灵敏，会使供电可靠性降低。有时可能是某一相过载，而另外一相正常，如果过、欠电压保护电器按三相断开动作，就不合适了。所以我们在过、欠电压保护电器选型时，尽量选择智能型的。

结束语：

民用建筑电气的安装质量和运行安全与广大居民的生活息息相关，电气线路火灾防范也是各部门日常消防工作的重点。要树立全民用电安全意识，尽量避免电气线路过载，提倡使用安全型家用电器。努力扩大过、欠电压保护装置的应用范围，切实保证供电运行正常，防止电气火灾事故发生。

参考文献

⑴ 中机中电设计研究院有限公司，低压配电设计规范，GB50054-2011。

⑵ 蔣清，广东土木与建筑，浅谈电气线路的短路起火和线路过载，2004年，第4期。

⑶ 中国建筑标准设计研究院，《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-2011。

⑷ 黄家室，建筑电气，住户用电过、欠电压保护，2013年，第11期。

作者：吴继祥

谐波民用建筑电气论文 篇3：

浅谈高层民用建筑中的给排水和电气设计

摘要：随着城市的发展，城市中的人口数量在不断的增加，而城市的面积有限，为了提升土地资源的使用效率，各种高层房屋建筑不断的出现，已经成为了城市建设中的重点内容。高层建筑在建设的过程中，技术性更强，而且对各种系统的使用效果非常的依赖，给排水系统是高层建筑中不可缺少的重要系统。且我国民用建筑电气设备逐渐增多，它们所消耗的电能也必然随之增大。那么，如何使得这些电气设备能够节能是当下民用建筑设计师在设计时的重中之重。

关键词：高层民用建筑;给排水;电气设计

1高层民用建筑中的给排水

1.1给排水安装施工要点

高层建筑给排水系统的质量会直接的关系到人们的生活，所以，施工企业在安装的过程中，要注重各种管道安装的质量，加强对细节内容的控制。施工企业要制定一个合理的施工方案，同时，根据施工方案以及图纸中标准的内容，选择符合施工要求的管道，管理人员要对管道的质量进行严格的排查，保证没有质量问题和外表的缺陷，正常情况下，在安装中使用管道类型为 PPR 管材，这种管道用于下水系统，而且给水系统中常见的管材类型为 UPVC 管材，这两种管材具有非常优异的使用性能，他们的化学结构稳定，不容易发生化学反应，使用寿命可以得到保证，同时，这两种管材类型密度较小，自重比较轻，最重要的是，他们可以承受更强的水压，通过管材的合理选择，可以有效的提升高层建筑给排水系统的安装效果。在管道连接的过程中，热熔法是一种常见的安装施工方法，在热熔之前，必须要对管道进行清洁，将管道的杂质进行清除，尤其是管道内部的杂质。可以将管道直接插入，在管道进入到一定的深度以后，在外部对其进行加热处理，使管道之间充分的融合，形成一个整体，完成管道的对接。排水管道在连接的时候，通常都使用胶体连接的方式，在使用这种方法的时候，需要先把胶合的位置进行打磨，保证其表面的情节性，使胶合位置出现粗糙面，然后中把膠水均匀的涂抹在胶合位置，为了提升管道连接的效果，通常要进行两次涂胶，胶水涂抹以后不要马上进行连接，要等大概五十秒左右的时间，在对其进行连接。

1.2加强质量控制

在高层建筑给排水施工过程中，必须要注重质量的控制工作，减少各种施工问题的发生。在项目开展之前，要对各种原材料的品质进行检测，包括各种管道、胶水以及各种零部件等，在材料入场之前要查看材料的出厂合格证明，在材料入场以后，要对这些材料进行抽样检测，送到专门的检测机构中，对其各种参数进行检测，保证各种原材料可以满足实际的施工要求 ;另外，工作人员自身的能力也会直接的影响到高层建筑给排水施工的效果。高层建筑给排水施工具有一定的专业性，而且其中涉及到了一些施工技术。工作人员必须要有足够的能力和工作经验，才能胜任这些重要的工作。管理人员要加强对工作人员的培训，同时，技术人员要做好技术交底，保证工作人员可以熟练的掌握相关操作，才能正式的进入到施工阶段，打造合格的高层建筑给排水系统。

2电气设计

2.1通过变压器节能的方式来优化配电的方案

在对民用建筑电气设计的节能实施方案上，需要选择最符合要求的最节能的方案。通过全面了解与科学数据分析后，能够满足要求以及提升经济效益的基础上，可以采用对电气节能的方面对与之匹配的用电方案进行设计，然后选择出最优化的设计。在这里有一个窍门，那就是可以通过使用公共所用的电压器的方式来减少损耗，像缩短线路等，采用这样的方式能够很大程度上提升节能的效果。但同时要注意的是，在对电气设备进行变压器设置的时候，也要考虑到变压器的节能。通常情况下，大型建筑在采用变压器时都会综合选择最合适的，而不仅仅是满足其中一个要求的，只有综合选择最合适的才能够减少电能的损失，而在对变压器的选择上往往是通过选择节能型的变压器来实现目的。变压器一般容量负载率是在 0.3-0.85 范围，选择该范围内的变压器，也要尽量控制谐波的含量，只有当其足够低的时才能提升变压器的功率。

2.2 根据不同类型的电路设计不同的线路以减少损耗

不同类型的民用建筑的电气电路设计是不同的，即使同类型的民用建筑也可能会有不同的电路设计需求。因此，建筑设计师在设计民用建筑的电气线路时，要根据不同的线路类型来确定电路用料，首先要考虑经济，那么从经济的角度出发，涉及到的就是导线大小与疏密的问题，要选择合适的导线大小以及设计合理的电流密度。一般而言，铜芯这种材料的导线其导电率是比较小的，应该作为经济的首选。但是在实际的操作中，还是要根据不同的情况来选择电线的材料类型，像铜芯材料可以作为作为第一与第二类的用电导线，铝芯可以作为第三类的导线，因为第三类的导线用电的负荷量比较小。另外，也要注重线路的设计，通常而言，能够用直线型的线路就不要采用曲线型的线路设计，不是特殊情况，能够用细的导线就不要用粗的;如果线路非常远，那么就要采用较大的导线了，因为长期来看，虽然大的导线线路费用更高，但可以减低损耗，从而为用户实现更好的经济效益。

2.3 采用智能化监控设备

在智能化技术不断发展的同时，住宅小区电气设计当中也可以通过运用各类智能化设备，对小区建筑电气设备的运行情况进行实时监控，从而及时发现电气设备运行过程中出现的问题，并尽快采取有效的处理方式。具体应用过程中可以结合小区住宅的位置和分布情况，合理安排监控设备的所在位置。在监控设备的设计上，需要具有远程控制、视频监控、环境监测以及短信通知等方面的功能，同时结合计算机网络技术与传感器技术等手段，全面监测小区环境以及设备的运行状况，并利用短信将异常情况向相关负责人员进行通知。

3结束语

综上所述，给排水系统是高层建筑中的重点系统，在高层建筑给排水设计和施工的过程中，必须要保证高层建筑给排水的质量可以达到使用的标准，给人们提供一个更加良好的生活环境。如何设计出民用建筑电气设备的节能措施非常重要，节能设计也是降低能源消耗，减少成本的必要措施。本文通过阐述民用建筑电气的节能设计的意义和设计原则，说明了节能设计的重要性与必要性，并且提出了具体的节能实施方案，利用科学技术手段与社会经济效益出发，为我国民用建筑的电气节能设计提供了可借鉴资料与一些可实际操作的方案，为行业的发展贡献了一份自己的力量。

参考文献：

[1]祁国柱.浅谈建筑给排水工程中节能节水技术的应用[J].中国住宅设施，2018（12）：48-49.

[2]赵欢.住宅建筑给排水设计常见问题与解决对策研究[J].中国住宅设施，2018（12）：88-89.

[3]李萍.市政给排水工程设计与施工的关系[J].工程建设与设计，2018（24）：110-111.

（作者单位：浙江鸿翔建设集团股份有限公司1

浙江千业建筑设计有限公司海宁分公司2）

作者：张厚阳 王少炬