一、建筑低压配电系统谐波产生机理与危害

1.1谐波产生核心机理

一是非线性负载运行特性，建筑中大量非线性负载工作时改变电流波形，如变频器产生特征谐波，开关电源产生高次谐波，UPS电源充放电切换引发谐波；二是负载集中与谐波叠加，商业建筑非线性负载在用电高峰时段运行，各负载谐波叠加使畸变率升高，智能化系统多台设备共用回路加剧谐波污染。

1.2谐波的主要危害

一是设备故障与寿命缩短，谐波电流使变压器、电缆发热加剧，智能设备易出现问题；二是能耗增加与效率下降，谐波使异步电机效率降低、耗电量上升，无功补偿电容易损坏，增加电网无功损耗；三是系统稳定性受扰，谐波干扰建筑智能化系统信号传输，影响视觉体验与人员舒适度，甚至干扰消防应急系统启动。

二、建筑低压配电系统谐波治理核心技术应用

2.1无源滤波技术：低成本基础治理

无源滤波技术通过电容、电感、电阻组成的滤波回路，针对性滤除特定次数谐波，适用于谐波次数固定、负载稳定的场景。一是单调谐滤波器应用，针对建筑常见的3次、5次、7次谐波，在低压配电回路并联单调谐滤波器，调整LC参数使滤波器在目标谐波频率下串联谐振，形成低阻抗通路，将谐波电流导入滤波器，避免流入电网，如电梯变频器回路并联5次谐波单调谐滤波器，可滤除变频器产生的5次谐波。二是高通滤波器应用，针对11次及以上高次谐波，采用C型、RC型等高通滤波器，其在基波频率下高阻抗、对高次谐波低阻抗，可一次性滤除多个高次谐波，如在智能设备集中的楼层配电箱旁安装高通滤波器，滤除开关电源产生的高次谐波。三是应用注意事项，无源滤波器需根据配电系统参数与谐波特征定制，避免与系统发生并联谐振，还要定期检查电容、电感状态，防止元件老化导致滤波效果下降。

2.2有源滤波技术：精准动态治理

有源滤波技术利用电力电子装置实时检测谐波电流，生成等大反向的补偿电流动态滤除谐波，适用于谐波含量波动大、负载多变场景。一是并联型有源滤波器应用，在建筑低压配电母线并联该滤波器，通过电流传感器采集母线电流，控制器分析分离谐波分量，驱动逆变器输出补偿电流抵消母线谐波；如商业建筑中，并联有源滤波器可跟踪中央空调变频器、LED照明系统共用母线的谐波变化，滤除动态谐波，确保母线谐波畸变率达标。二是串联型有源滤波器应用，针对谐波电压敏感负载，在其前端串联该滤波器，通过电压检测与补偿，抑制电网侧谐波电压传入负载端，防止负载产生的谐波向电网传播；如数据中心服务器电源前端串联有源滤波器，可避免谐波电压致服务器宕机。三是技术优势与适配场景，有源滤波技术的滤波精度高（谐波滤除率可达90%以上），响应速度快（通常在10ms以内），可适应负载频繁变化（如商场客流量波动导致的照明、空调负载变化）；但成本较高，适合谐波污染严重、对电能质量要求高的区域（如数据中心、医疗建筑手术室）。

2.3混合滤波技术：协同高效治理

混合滤波技术结合无源滤波的低成本与有源滤波的精准性，适用于建筑低压配电系统中“多谐波次数、负载复杂”的场景：一是无源+有源混合结构应用，在低压配电回路中先通过无源滤波器滤除大部分固定次数谐波（如3次、5次），再通过有源滤波器补偿剩余的谐波与动态谐波；如高层建筑的低压配电系统，在配电室母线侧并联无源滤波器组（覆盖3、5、7次谐波），在楼层负载侧并联小型有源滤波器，既降低整体治理成本，又确保各区域谐波达标。二是应用优势，混合滤波技术可降低有源滤波器的容量需求（无源滤波器承担大部分滤波任务），延长有源滤波器使用寿命，同时避免无源滤波器的谐振风险（有源滤波器可抑制系统谐振）；如商业综合体的低压配电系统，采用混合滤波后，既能滤除空调、电梯的固定谐波，又能应对客流量变化导致的动态谐波，兼顾经济性与滤波效果。

三、谐波治理技术应用后的电能质量提升效果

3.1电能质量指标显著改善

一是谐波畸变率降低，治理后低压配电系统的电压谐波畸变率可控制在规范限值以内，电流谐波畸变率大幅下降；如未治理前某写字楼低压母线的3次电流谐波畸变率超标，应用5次单调谐滤波器+有源滤波器后，谐波畸变率降至规范要求以下，电压波形趋于正弦波。二是功率因数提升，谐波治理消除了谐波对无功补偿电容的影响，功率因数从治理前的0.8左右提升至0.95以上，减少电网无功损耗，避免因功率因数不达标产生的罚款。三是电压稳定性增强，谐波导致的电压波动与闪变得到抑制，如LED照明回路治理后，灯具频闪现象消失，电压波动范围控制在±2%以内，符合智能化设备对电压稳定性的需求。

3.2设备运行安全性与寿命提升

一是设备故障减少，谐波治理后变压器、电缆的发热现象明显缓解：某商场变压器在治理前因谐波导致顶层油温偏高，治理后油温下降，绝缘老化速度减缓，预计使用寿命延长5-8年；智能监控系统的信号干扰消失，监控画面清晰度提升，设备死机次数从每月数次降至零。二是无功补偿设备保护，避免了电容因谐波谐振损坏，某办公楼的无功补偿电容在治理前每年需更换2-3组，治理后连续3年未出现损坏，降低运维成本。

3.3系统能耗与运维成本优化

一是能耗降低，谐波治理减少了电机、变压器的附加损耗：某酒店的中央空调风机电机在治理后，耗电量下降，每月节约电费；配电系统的线损率从治理前的5%降至3%以下，年节约电能消耗。二是运维成本下降，设备故障减少使运维工作量降低，如电梯变频器在治理后，因谐波导致的故障维修次数减少，每年节省维修费用；同时，谐波治理技术的远程监控功能（如有源滤波器的智能监控平台）可实时监测滤波效果，减少人工巡检频次。

四、结论

建筑电气及智能化工程中，低压配电系统的谐波治理需根据负载类型、谐波特征选用适配技术：无源滤波适用于基础固定谐波治理，有源滤波适用于精准动态谐波治理，混合滤波则兼顾经济性与高效性。未来，需进一步结合建筑智能化发展趋势，推动谐波治理技术与智慧配电系统融合（如通过AI算法预测谐波变化、动态调整滤波策略），实现“实时监测-智能治理-效果评估”的闭环管理，为建筑电气及智能化工程的高质量运行提供更坚实的电能质量保障。

参考文献：

[1]王媚芳.空分低压配电系统谐波治理措施实例分析[C]//中国机电一体化技术应用协会.第六届全国石油和化工电气设计与应用论文大赛论文集.江苏华昌化工股份有限公司;,2023:280-284.

[2]王媚芳.空分低压配电系统谐波治理措施实例分析[J].仪表技术,2022,(04):54-56.

[3]廖春成,廖春龙,张淑静.校园低压配电系统谐波治理——以北京师范大学为例[J].绿色科技,2020,(18):160-162.