淺析電氣自動化節能技術的設計及應用

童麗

[摘 要]伴隨經濟社會的快速發展以及信息技術的進一步提高，電力系統在自動化程度不斷提高的同時，正逐漸推廣運用節能設計技術。本文介紹了電氣工程設計原則，探討了電氣系統中的節能技術的應用。

[關鍵詞]電氣；自動化；節能；技術

在電氣信息領域當中電氣自動化是其中一門興起的學科，它與工業生產以及我們的生活緊密相連。對于生產效率的提高、運行成本的降低以及降低勞動強度等各個方面都發揮了至關重要的作用。最近幾年以來，國家大力倡導“綠色工業革命”，節能是目前經濟發展的一個十分重要的目標。而先進的自動化節能技術成為促進各個行業節能減排的關鍵武器。今后世界經濟發展的必然趨勢就是誰擁有了節能技術，誰就將主導將來世界的經濟發展的主動權。針對電氣自動化系統而言，因為城市電網及其電容的進一步增加，所使用的變頻器、整流器等也越來越多，從而產生了大量的諧波，導致電網節能受到威脅。所以，為了更好地消除諧波，從節能的角度考慮，電氣自動化節能必須從變壓器、有源濾波器以及無功功率補償等方面的技術上進行努力，通過降低電路的傳輸損耗、選擇性能優良的變壓器、補償無功以及選擇有源濾波器等方式使得電氣系統在運行中實現節能的目標。唯有如此，才能夠使得電氣自動化系統在使用過程實現節能的目標。

一、電氣工程設計原則

1.優化供配電設計，促進電能合理利用。在做工程電氣設計時首先考慮的是適用性，就是要能為設備的運行提供必要的動力； 為在建筑物內創造良好的人工環境提供必要的能源；應該滿足用電設備對于負荷容量、電能質量與供電可靠性的要求；應能保證電氣設備對于控制方式的要求，從而使電氣設備的使用功能得到充分的發揮。做到供電系統高效、靈活、穩定、易控、多樣、便捷、暢通。其次考慮的是安全性，電氣線路應有足夠的絕緣距離、絕緣強度、負荷能力、熱穩定與動穩定的裕度；確保供電、配電與用電設備的安全運行；有可靠的防雷裝置；防雷擊技術措施；在特殊功能的場合下還應有防靜電、防浪涌的技術措施；按建筑物的重要性與火災潛在危險程度設置相應必要的技術措施。在滿足電氣工程的實用性和安全性的基礎上，利用先進的技術，優化供配電設計，促進電能合理利用。

2.提高設備運行效率，減少電能的直接或間接損耗。在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能減少建設投資，最大限度的減少電能與各種資源的消耗。選用節能設備、均衡負荷、補償無功、減少線路損耗、降低運行與維護費用，提高電源的綜合利用率，提高設備運行效率、減少電能的間接或直接損耗。

3.合理調整負荷，選取合理的設計系數，提高負荷率和設備利用率。在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，設計時盡可能提高電能質量、合理調整負荷、選取合理的設計系數、在特殊用電的情況下選擇合理的節能措施，提高負荷率和設備利用率節約電能。

二、電氣系統中的節能技術

1.減少電能在線路上的傳輸損耗。電能在傳輸的過程中由于導線上存在著電阻就會產生有功功率損耗。然而線路上的電流是不能改變的，為了減少線路上電能的損耗就只有減小導線的電阻。導線的電阻是與電導、 發光率高、導線長度成正比，而與導線的截面積成反比。

2.無功補償

在電力系統中，無功功率占有供配電設備的很大一部分容量，因此增大了線路的損耗，從而造成電網的電壓下降，也因此影響了電能質量和電網的經濟運行。而對于用戶而言，無功功率的直觀表現為功率因數偏低，而當功率因數小于0.9時，用戶就會向供電部門繳納一定比率的罰款，因此用戶用電的成本也增高，經濟效益就會下降。但是我們若選用恰當的無功補償設備的話就可以實現無功就地平衡，提高功率因數，從而實現節能減耗、提高電能質量、穩定系統電壓的目的，而且能夠提高經濟效益和社會效益。比如，在受導電抗的作用下，電機發出的交流電流和交流電壓的相位角不為零，因此電機發出的電能不能完全被用電器吸收，不能被吸收的部分則在電機和用電器之間往返變化而不會釋放出來。又因為電容器產生的是超前的無功，因此采用電容器補償可以與無功率的電能進行抵消，即Q=QL-QC。

3.濾波器

由于電網中的非線性電壓電流特性的電氣設備的數量不斷增加，因此產生的諧波電流也越來越多，而這些諧波電流在電網阻抗上產生的電壓與基波電壓重疊就會引起電壓的畸變，從而造成與電網聯結電氣設備產生誤動作。因此，為了避免這些電氣設備的誤動作就要消除諧波，而目前消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。

有源濾波器具有很多的特性，比如：反應快，具有優異的動態性能；在無功補償的模式下消除諧波，功率因數就可以強制達到1；三相補償的諧波電流可同時濾除2～60次濾波；多元有源濾波器采用并聯運行能夠使功率范圍更寬大。采用有源濾波器對產生的諧波進行過濾，在電氣設備誤操作之前就將其阻止，則使得電氣設備的運行更加有效率，從而也能夠使無功補償達到更好的效果，達到節能的目的。

4.其他形式的節能

除了在電氣系統中采用節能技術進行節能之外，還可以采用其他的一些形式進行節能，比如：采用高效光源節能，在家庭用戶中照明用電占整體用電的很大一部分，因此，將照明的光源采用發光率高、光色好、顯色性能優異的高效光源無疑是一個好的選擇。這樣就從根本上節約了能源。

三、結語

總而言之，一方面可以在電氣自動化系統中選擇無功功率補償、變壓器以及有源濾波器等相應的節能技術之外，還能夠選擇高效光源等其余的節能辦法，由于高效光源具備光色非常好、發光率非常高、顯色性能好等特點，可以從源頭上節省能源。由此可見，必須對電氣自動化的節能技術進行更加深入的研究，以便為電氣節能提供更好的技術支撐，從而推動電氣節能技術的快速發展。

參考文獻：

[1]何首賢.供配電技術[J].中國水利水電出版社，2005.

[2] 任紅. 建筑電氣設計中的節能措施[ J ] . 建筑電氣，2008（02）.