關于電氣自動化節能設計的探索

施立芳

【摘要】本文主要介紹了研究和探索電氣自動化方面的設計與應用，以能源的節約為主要著力點，促進我國電氣自動化節能的快速發展。

【關鍵詞】電氣自動化;節能;設計

一、電氣自動化及節能技術的概述

電氣自動化是在電氣信息中新興的一門學科，它在工業的生產和人們的日常生活中都扮演著不可替代的角色，尤其是在降低整體運作成本、提升和改善生產條件、提高員工工作效率以及勞動生產率等方面。隨著中共十八大五位一體的提出，生態文明建設在我國目前的經濟建設中地位逐漸上升，節能減排已經成了很重要的建設目標。但是，想要實現綠色節能，就要充分利用自動化技術來減少能耗。在城市電網升級時要保證電力系統安全運作，應合理高效地消除諧波，全面考慮有利節能的因素，利用多種節能技術使電氣自動化系統在運作時能達到理想的節能效果。

二、電氣系統中的節能技術

1、選擇合適的變壓器

變壓器會因銅損、鐵損、空載損耗和負載損耗等因素造成許多電能的浪費，但是變壓器在供配電系統中的運用又非常廣泛，所以變壓器選擇得好可以有效地實現節能的目標。總的來說，選擇變壓器可以從以下幾個方面考慮：首先是要將變壓器自身的消耗降到最低，這就要選用單相的自動補償設備，使流經的三相電電流保持平衡，消除或降低負載的不平衡性，從而實現變壓器自耗最小;其次是要選擇有較好節能特性的變壓器，進一步減少變壓器有功功率的耗能。

2、減少電能在傳輸中的消耗

電能在進行傳輸的途中，導線里的電阻就會造成一定有功功率損耗，這是無法避免的。但是，整個途中線路上的電流是保持不變的，因此要想減少電能在途中的浪費，只能使導線所帶的電阻盡可能的小。由電阻的推導公式可知它和電導以及導線的長度是正比關系，和導線的橫截面積是反比關系，所以可以通過以下的途徑來減小導線的電阻：第一是合理的布局，避免導線走彎路或回頭路，盡可能降低導線的長度;第二是選擇電阻率比較小的材料制成導線;第三是同等條件下要選擇一些橫截面面積比較大的導線，這樣可以有效降低電阻;第四是使變壓器和負載中心盡量靠近，使供電的距離減少。

3、使用有源濾波器

在實際的操作中常常會發生誤動作，所以要消除諧波來避免或減少電氣設備的誤操作，而最高效的方法就是運用源濾波器。造成誤動作的因素主要就是越來越多的電氣設備，其帶來的諧波也就隨之增加，但是產生的諧波與基波在電網阻抗上會重疊，從而使電壓形成畸變，由此導致電氣設備誤動作的產生。一般而言，有源濾波器有以下功效：能擴寬功率有效利用的范圍;反應迅速;能讓無功補償取得預期的完美效果;動態性能好。通常來說，使用有源濾波器能有效的消除諧波，將電氣設備的誤動作阻隔在產生之前，從而提升電氣設備的運作效率，有效的節能減排。

4、采取無功功率補償

整個供配電系統是由升降壓變壓器、輸配電線路、用戶電力負荷以及配電變壓器等多個環節形成。電能通過電流的形式流動于整個電力系統，為終端客戶提供電能的同時必不可免的會有能量的浪費，其中無功功率占據著比較大的比例，不僅降低了整個電路的電壓，而且會影響電網的經濟運行和降低電能的輸送質量。而無功功率在終端客戶那里最直觀的反映就是功率因數較低。若其功率因數低于0.9，那用戶就要繳納罰款，從而增加了用戶用電的成本。所以實際操作時可以選用合適的無功補償設備來增加功率因數，讓無功就地實現平衡，從而使電力系統的電壓能夠保持相對穩定，進一步提高電能的質量，實現綠色節能的目的，還可以使經濟效益提高并為社會效益提供支撐與保證。在電力系統運行時，若使用無功功率補償，就要達到如下要求：首先就是后來的投切開關和在舊的補償電容里的循環投切要按比例進行分配，這些都沒有辦法達到理想補償效果;其次是電容器的容量大小，要參照配電電壓容量以及自然功率因素等參數，并且加以計算而得來，若在補償時會產生諧波，就要串聯相應數量的電抗器，借此來消除線路中的諧波;最后就是在確定投切參數的時，最好是選用無功功率，這是為了能有效地避免過度補償、無功倒送和投切震蕩。目前使用較多的模糊投切就取得了很好的效果，不僅能有效調節平滑，并且跟蹤準確性很高，應用范圍很廣。需要注意的是，針孔接觸器要在高壓的補償柜中使用，而投切復合開關要在低壓的情況下使用。

三、電氣自動化節能設計技術的實際應用

要想實現電氣自動化節能的目標，最重要也是最先要完成的就是要很好的完成電氣工程的電氣設備以及安裝工藝的設計。只有完成了這些才能在未來成功的利用電氣自動化來實現節能的目的。

1、提高電氣系統的運作效率

在選擇電氣系統的設備時，最好選用那些節能設備，這是為以后節能減排做好了基礎和鋪墊。同時實際操作中還可以運用補償無功、均衡負荷和降低電路損耗等途徑來實現在電氣系統運作過程中的節能目標。比如說，可以在配電設計過程中，利用適當的調整負荷以及選用合理的設計系數等方法來達到目的。通過這種途徑能確保電力系統在安裝以及運作的過程中，有效提升電源的綜合利用率并提高設備的運作效率，從而實現減少電能損耗的目的。

2、優化配電系統的設計

電力系統的服務宗旨就是為安裝此電氣系統過程中要用電的設備提供所需的動力。所以，在整個配電設計過程中首先要實現的最低要求就是要將電力系統的適用性充分考慮在內。適用性，簡單來說就是能對電氣設備的有效控制做出相應的保障，還要達到用電設備對供電設備以及負荷容量等因素可靠性的要求。在整個配電的途中，不僅要滿足電氣設備以及用電設備等設備的要求，而且要確保電力系統運行時有一定的穩定性、高效性、可靠性、易控性以及靈活性等特性。在設計配電時其次就是要將電力系統的安全性考慮在內。為保證電氣系統的安全性，不僅要確保導線具有良好的絕緣性，以及在走線的過程中要確保各導線間有一定的絕緣距離，而且要確保導線的熱穩定性、負荷能力以及動態穩定的裕度，以此來保證電氣系統運作時配電設備和用電設備的安全性。最后，要安排好電氣系統的接地和防雷設施。

四、總結

進入21世紀以來，我國就進行了全方位的節能經濟建設，國家強烈呼吁發展“節能經濟”，同時，國家也大力推出了節能型的經濟戰略，制定了許多更加優惠的政策來激勵更多的企業開展節能型經濟，這也為企業研究開發節能型經濟模式提供了最大的幫助和支持。目前，我國電氣自動化節能技術的應用還處在一個發展的初級階段，所以在以后發展經濟的過程中，必須要以節約能源，減少能耗為出發點，盡可能降低電氣自動化所損耗的能源，將其對環境的污染程度降到最低，為用戶提供一個更加健康、舒適的生活以及工作環境。值得慶幸的是我國在“節能技術”方面的自主創新能力正迅速提升，相信在不就得將來電氣自動化的節能技術的使用會越來越廣泛。希望在目前的大好環境中，我國的電氣自動化企業能夠抓住機遇，研發出更多電氣自動化的技術以及產品，促進我國節能經濟的發展。

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