引言

在现代建筑工程中，电气系统的安全稳定运行不仅关乎建筑自身的功能实现，也直接关系到用户的生活质量与工作效率。随着楼宇自动化、办公自动化、智能建筑等技术的广泛应用，变频器、开关电源、电梯、电动汽车充电设施、LED照明等非线性负载日益增多，使得谐波在电力系统中的影响越来越显著。谐波作为电力系统中频率为基波整数倍的干扰信号，会导致电网波形畸变、电气设备过热、继电保护误动作、电容器损坏以及系统能耗增加等一系列问题，严重时甚至引发供电系统故障。因此，加强对建筑电气系统谐波问题的研究和治理，提升整体电能质量，已经成为建筑电气工程设计与运行维护中的重要课题。

一、建筑电气系统中谐波产生的机制及其危害分析

建筑电气系统中存在大量非线性负载，这些设备在运行过程中会产生非正弦周期性电流，从而引发电压畸变，形成谐波源。以变频器为例，其在直流母线前端使用整流桥对交流电进行整流，输出波形呈现非线性变化，进而在电网中形成以5次、7次、11次等为主的低次奇数谐波。类似的谐波源还包括UPS不间断电源系统、电梯调速系统、LED驱动电路等，这些设备在大型商业综合体、高层建筑、写字楼及数据中心中普遍存在。谐波一旦进入系统，不仅污染本地电网，还可能沿着配电线路传导至更广范围，引发链式问题。其危害具体表现为：一是增加输电线路与设备的损耗，导致变压器、电动机等设备过热甚至烧毁；二是影响系统的电压稳定性和功率因数，引起电压闪变、电压波动等现象；三是干扰自动化控制设备和测量仪器，造成误动作或数据错误；四是对电容补偿装置产生不利影响，导致电容器谐振、损坏或无法正常投入运行。

二、常用谐波治理技术的类型及适用性分析

针对建筑电气系统中广泛存在的谐波问题，目前主流治理手段可分为无源滤波、有源滤波、混合滤波及新型智能滤波系统四大类。无源滤波装置（Passive Power Filter）采用电容、电感、电阻组成的LC滤波器，以特定谐振频率吸收系统中相应次序的谐波，结构简单、造价低廉，适用于负载谐波频率固定、系统容量不大的场景。然而其滤波频率固定，容易与电网形成并联谐振，存在一定的安全隐患。有源滤波器（Active Power Filter）则基于电力电子变换技术，通过动态识别系统中谐波成分并实时注入与之幅值相等、相位相反的电流，实现主动抵消谐波，滤波效果优良、适应性强，但造价较高，对系统稳定性要求较高。混合滤波技术（Hybrid Power Filter）结合无源与有源技术的优势，既能提供稳定的容性功率补偿，又能灵活应对系统内动态谐波，适用于建筑电气系统中非线性负载复杂、谐波波动大的情况。此外，近年来基于人工智能的谐波治理技术逐渐兴起，如利用深度学习算法对谐波源进行实时识别与负载调控，通过大数据平台分析建筑用电行为模式，构建预测模型和智能响应机制，实现“源-网-荷”一体化的电能质量智能调节。

三、建筑电能质量提升策略与综合优化路径探讨

建筑电能质量不仅受到谐波的影响，还包括电压偏差、电压波动、闪变、三相不平衡、功率因数低等问题，必须从系统层面进行综合治理。首先，在系统设计阶段应合理规划供电容量与设备选型，避免过度集中非线性负载，采用分布式就地补偿与集中治理相结合的方式控制谐波扩散。同时在主配电系统中配置电能质量在线监测设备，对总谐波畸变率（THD）、电压不平衡率、功率因数等参数进行实时采集与分析，建立电能质量数据库，为后续管理提供依据。在负载侧，采用谐波抑制能力强的设备，如高性能变频器、智能照明驱动器等，并合理布置滤波器、调谐电抗器、电容器等抑制装置，实现源端控制。

四、工程实践中谐波治理与电能质量优化案例分析

在多个建筑电气工程实践中，谐波治理与电能质量优化已取得显著成效。例如，在某大型智慧办公楼项目中，由于大量智能照明与办公终端集中运行，系统在高峰负载时段出现较大谐波波动与功率因数下降问题。项目通过部署智能有源滤波装置，对总配电箱与子系统分支进行分类治理，同时引入电能质量监控平台对关键指标实时监测与动态分析，在运行初期谐波电流总畸变率由12%降至4%以内，功率因数由0.84提高至0.97，实现了系统运行效能与电能质量的双重提升。在另一高端住宅项目中，为抑制空调与电梯设备引起的谐波干扰，项目采用混合滤波系统结合高效变压器设计与就地补偿方案，在不增加大量硬件投入的前提下，实现了系统的谐波治理和能耗优化，有效延长了系统使用寿命并减少电气故障发生频率。此外，在若干数据中心、轨道交通控制中心等高敏感度建筑中，基于人工智能算法的电能质量自适应优化系统正在逐步推广，系统可依据运行数据自动配置滤波参数与运行策略，实现建筑电气系统的“智能免维护”运行。

五、建筑电气系统中谐波治理技术的发展趋势与挑战

未来建筑电气系统中谐波治理与电能质量提升将呈现更高的技术集成化、管理智能化与治理精准化趋势。随着建筑用电需求向多元化、高密度发展，谐波治理已不再是孤立的技术问题，而是融入到建筑能效管理、智能运维、绿色建筑等多维体系中。一方面，数字化与信息化手段将全面渗透建筑电气系统，智能传感器、边缘计算节点、云平台等构成完整的数据链条，支撑全生命周期电能质量优化；另一方面，智能算法将进一步提升系统响应速度与识别精度，通过人工智能实现对谐波源的自动分类与负载重构，减少人为干预，提高系统自愈能力。然而，技术发展仍面临诸多挑战，如设备兼容性问题、标准体系滞后、系统改造复杂、成本控制压力等，亟需政府、行业与企业多方协作推动标准化、模块化解决方案的建设，构建开放、安全、可持续的建筑电能质量保障体系。

结论

谐波问题及电能质量下降已成为制约现代建筑电气系统运行效能与安全性的关键因素。本文从建筑电气系统中谐波的成因、危害入手，系统分析了当前主流谐波治理技术及其适用性，结合电能质量提升的实际需求，提出了面向建筑场景的系统化优化路径与技术措施。实践表明，智能化、集成化、多维协同治理是未来发展方向，应不断加强电气系统的规划设计、设备选型、运行维护与智能管理，推动构建具有自适应、自诊断、可视化能力的电能质量控制体系，为绿色智慧建筑的发展提供坚实保障。

参考文献

[1] 马洪珍.浅谈谐波治理措施在建筑电气设计中的应用[J].黑龙江科技信息,2011,(33):287.

[2] 陈爱平.建筑电气设计中谐波治理措施的应用[J].通讯世界,2018,(09):113-114.

[3] 吴浩泽.谐波治理对建筑电气碳排放影响的分析[J].智能建筑与智慧城市,2023,(05):92-95.DOI:10.13655/j.cnki.ibci.2023.05.028.