赵乃元
（新疆钢铁设计院有限责任公司，新疆，乌鲁木齐，830000）
【摘 要】为了响应我国节能减排的政策，现在所有建筑电气的前期设计与后期使用都提倡低压电气的绿色节能理念。本文就将对低压电气系统节能中关键因素变压器的效率与损耗以及电力系统谐波危害的功率因数进行分析，并对采用了节能技术的电气设备进行了前后数据的对比分析。
【关键词】低压电气系统；变频器效率；损耗；节能技术；变压器；谐波
在城市建筑中，所有能源的消耗指标基本都以电量作为统一衡量标准并进行统计，所以人们普遍认为节能就是节电。其实不然，因为在建筑电气领域中认为，建筑物的电量供配只是进行建筑内电气能量控制和管理的一项指标，而如果想实现真正的节能，所要考虑的主要因素不是电能，而是机械能和热能。
一、低压电气系统节能技术的现状
随着发达国家都逐步建立和完善了自己的电气节能技术结构，低压电气节能技术在近40年的发展中已经日臻完善。对于普通建筑电气来讲，变压器就是供配电系统的核心设备。根据数据显示，它独自的损耗就能达到整个电气损耗的10%以上，所以为了能够进行合理有效的建筑电气设计，达到节能的目的，应该从变压器的线路设计和损耗方面入手。
二、变压器
（一）变压器的选择
目前我们常用的变压器都是采用非晶合金铁芯等新型导磁材料制作而成的。对比起传统的硅钢片作铁芯的变压器，每次变压器次级开路后的空载损耗大幅下降80%以上，而空载电流也下降85%左右，真正的做到了节能效果，是目前我国比较常用的理想型配电变压器，尤其是在一些负载率低的欠发达地区电网中使用更加广泛。例如1000kVA的变压器，我们加以对比在不同时期不同型号的变压器的损耗差异，就会发现如图1
根据以上公式计算过程和结果我们可以看出，在选择变压器时应该选择性能水平和额定功率比较大的产品。另外，由于低压电气系统自身损耗量较小，如果在很小的损耗量的基础上还去提高变压器额定变量的比值，就要考虑效比。非晶合金变压器在这方面上比普通变压器的损耗量低40%以上。最后就是要考虑变压的负载率，不能因为要获取最大效率而按最大效率时的负载率来选择变压器类型。因为从图2我们可以看出，变压器的效率最高能达到98%以上，但它并不表示当额定容量K2=1时它的效率就是最高的。当负载率在45%以上时，变压器会出现最大效率值99%。如果为了只提升1%的最大效率而将变压器的负载率降低到45%以下，就说明有55%的额定容量是没用的，所以应该妥善的选择变压器的类型，根据实际需求来配比额定容量和电压。
三、低压电气系统中的谐波分析
在某些大型建筑中由于采用了气体照明光源，虽然节能但是光源的电容与调光灯电感都是容易产生谐波的主要谐波源。它们的谐波含有率在12%~13%左右。传统的照明光源通常采用电阻丝，其负荷性质为电阻。由于照明电气的电压正弦波会被切掉部分的波形，所以调压器的输出也会产生电压波形的畸变，从而产生大量的谐波，谐波的最大危害就是导致电气功率因数的大幅度下降。如果在电气设备中加装价格比较低廉的无源滤波，在大容量的谐波系统中很容易出现谐振，对系统的稳定性会产生极大的破坏。为了抑制这种谐振现象并有效控制谐波危害，可选用可控硅移相调压技术。这种技术产生于上世纪50年代，如果电气受到电力电子元件的制约，就应该采用这种技术来实现连续性的无级调压。通过脉宽调制技术使输出的波形基本接近正弦波，从而从源头就抑制谐波。
通过公式，我们可以计算输入电流中谐波的含量为：
Idk=I2d-I2d1=Um/2R*{π-α/π+sin2α/2π}-{1-cos2α/2π}2-{π-α/π+sin2α/2π}2。
对于电阻性负载可控硅调整装置中，输入功率因数应该等于输入全波有功功率与输入全波视在功率的的正比，其中cos2α小于1；而输出功率因数就是输出全波有功功率与输出全波视在功率的正比，cos2α等于1。在低压电气系统中，谐波一般分为正序、负序和零序。正序谐波通常产生在正序磁场，由于它的旋转频率较高，所以会产生大量的谐波电流。可控硅移相调压技术可以让正序、负序和零序的电压共同作用在电气系统和电机上产生涡流，最后以热能的形式损耗掉，这样就能大大的抑制谐波磁场所造成的电机损耗，从而恢复电动机的工作效率。
总结：
在建筑的低压电气系统中，通过合理有效的选择变压器、改善变压器的线路及空载负载损耗、控制谐波等措施，最大限度的达到了节能的目的，实现了城市建筑绿色环保的目标。通过低压电气系统的节能工程，也为整个城市的建筑建设提供了一个很好的平台和参考，使得未来建筑电气工程施工能够打破传统，有所创新。
参考文献：
[1]杨宏峰.电气节能技术在绿色建筑中的应用[J].科学导报,2013(13).
[2]王勇.低压电气系统节能技术研究及应用[J].智能建筑电气技术,2014(1).
[3]张钊,汪其锐.浅谈低压电气系统节能技术的发展及趋势[J].智能建筑电气技术,2014(1).
论文作者:赵乃元
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年7月供稿
论文发表时间:2015/11/10
标签：谐波论文; 变压器论文; 电气论文; 低压论文; 系统论文; 节能论文; 负载论文; 《工程建设标准化》2015年7月供稿论文;