電氣自動化的節能設計

魏學林（重慶中節能三峰能源有限公司，重慶，408527）

電氣自動化的節能設計

魏學林
（重慶中節能三峰能源有限公司，重慶，408527）

隨著城市規模的擴大，用電量也在逐漸增加，電網規模越來越復雜，僅靠人工進行操作難度非常大，這就使電力系統必須從人工作業轉為自動作業，節能減排也是電力系統需要面對的問題。 本文從電氣自動化、節能設計等方面進行探討，對無功補償、變壓器、有源濾波器方面進行節能化設計，讓電力系統能夠更好的為社會服務，產生更多的社會價值與經濟價值。

電氣自動化；無功補償；變壓器；有源濾波器；節能設計技術

0 引言

目前我國在電氣自動化相關的節能研究還處于初級階段，電氣自動化系統還不夠完善，對與節能的理念嵌入不夠。想要節能，首先就需要先保證整個電氣系統中各設備能夠安全可靠運行，然后再在各個環節上加入節能理念，不能盲目的為了降低功率消耗就導致系統出現故障無法正常運行。這就需要優化電力系統中的配電設計，讓電能能夠合理高效的利用，這才能提高系統的運行效率，減少一些無功消耗，保證系統正常安裝、運行。

1 電氣自動化及節能設計概述

電氣自動化是一個新的電氣系統發展方向，是電氣信息學科發展的必然趨勢，與人們的日常生活、工作、工業制造都有緊密關系。這幾年來人們對節能的意識在逐漸提高，由于電氣自動化能減少運行成本、提高工作效率與勞動生產效率并能改善電氣工作環境，因此自動化節能技術能夠幫助各行各業更好的推行節能減排理念。

隨著城市電網的規模擴大，結構更加復雜，電力增容速度加快，因此電網系統需要使用更多的整流器、變頻器，而這些設備會產生大量的諧波，對電網的運行產生了很嚴重的不良影響，所以要節能需要減少諧波產生。這就要求電氣自動化需要從無功補償、變壓器、有源濾波器等技術入手，努力降低電路電線的傳輸損耗、使用有源濾波器、補償無功、選擇合適的變壓器等方法來使電氣系統能夠在運營中減少無功損耗，從而達到節能的目標。

2 電氣自動化的節能設計技術

2.1 選擇合適的變壓器

（1）節能型變壓器是首選。使用節能變壓器能直接降低變壓的有功功率損害。一座城市電網系統使用的變壓器數量之多，看似每臺變壓器節省的電量是微量的，但是整個系統綜合計算，節省的電能非常可觀。因此變壓器選用節能型能夠大大減少變壓器的有功功率損耗。

（2）目前電力系統運行使用三相電流，這對變壓器來說本體消耗數量較大，為了保證三項電流平衡，可以使用三項四線制進行供電或選擇一些能夠自動進行單相補償的設備，也可以將那些單相用電的設備分組，按功率平分成三組分別接在三相電源上，這也能有效的平衡三相電流，使負荷更加平衡。

2.2 減少線損

電能傳輸需要使用電線，而電線是存在電阻的，不同材質的電線電阻大小不同，導線電阻就會導致線損出現，所以減少線損需要從線路電阻入手。由于電線電阻的大小與其橫截面的面積大小成反比，與電線長度成正比，所以減少線損、降低電線的電阻可以從以下四個方面進行改進。

（1）不同材質的電線導電能力不同，銅線電阻比鐵線強，那么盡可能在財政預算內選擇導電性能好、電阻低的電線，這能直接降低線損。

（2）在電氣自動化系統規劃的時候有意識的在布線上進行長度控制，減少電線的長度，布線時盡可能的走直路，避免出現轉彎打轉。

（3）變壓器的安裝位置最好是靠近負荷中心，這樣能夠使變壓器與供電器之間的距離縮短。

（4）使用粗電線增大橫截面積。在條件允許的范圍內，盡可能地使用橫截面大的導線，這能有效減小電流通過時的電阻，也能減少線損，實現節能。

2.3 無功補償

無功功率的能源消耗占電力系統的電能損失比例很大，且占配電設備的容量也會造成線損增加，降低整個電網的平均電壓，導致供電的質量下降，經濟效益受到損害，所以為了減少損耗就需要對無功功率進行補償，選擇合適的無功補償設備能減少無功功率帶來的損耗。

（1）電容補償。選擇電容器來進行無功補償需要先確定電容量的各項參數，如需要考慮配電電壓的負荷與電容、目標補償功率數等，根據這些參數來選擇合適的電容器。

（2）選用集跟蹤準確、調節平滑、適應面廣等優點于一體的模糊投切方式來進行補償，取得的補償效果較好。

（3）使用無功功率作為投切參數的物理量，這能防止產生無功倒送、投切振蕩等情況。無功補償設備盡量保證接地安裝，這樣能減少線路上無功傳輸損耗，達到節能的目的。

2.4 使用有源濾波器

電氣設備與電網聯結容易出現一些誤動情況，這是因為諧波造成的，所以需要避免諧波產生或者對諧波進行消除處理，一般會選擇有源濾波器來進行諧波消除。選擇動態性能好、反應快、無功補償能力好、使用功率范圍大的有源濾波器，能夠很好對諧波進行過濾，在電氣系統出現誤操作之前就將其中止，保證了各設備能正常運行，從而實現節能減排的目標。

另外，在電氣自動化系統中，除了采用無功補償、變壓器、有源濾波器這幾種節能技術外，還可以選擇使用高效光源或其他方法來實現節能目標，這是由于高效光源具有顯色能力強、發光率高、光色好等優點，可以實現低能高效，從根源上實現能源的節約。

3 結束語

綜上所述，電氣自動化對于節能設計的要求是為了響應綠色生產的理念，也是為了響應可持續發展的需求，同時也是時代發展的必然趨勢。這就要求要從源頭出發，在保證系統正常運行的情況下減少能源的使用，減少環境污染，保護能源，最終實現我國節能電氣領域的跨越式發展。未來隨著我國社會進步與電力技術高速發展，電氣自動化的節能技術在今后會得到越來越廣泛地使用，而節能技術也將會朝著更好的方向發展。

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魏學林(1983.04-)，男，漢族，籍貫重慶，助理工程師，研究方向電氣工程及自動化。

Energy saving design of electrical automation

Wei Xuelin
（Chongqing energy saving three peak energy Co., Ltd.，Chongqing,408527）

with the expansion of city scale, the power consumption is gradually increased, the scale of power grid is becoming more and more complex, relying on manual operation is very difficult, which makes the power system must from manual operation to automatic operation, energy saving and emission reduction in power system is also need to face the problem. This paper from the aspects of electrical automation, energy saving design is discussed. The transformer, reactive power compensation, active power filter for energy saving design, power system can better serve the society and create more social value and economic value.

electrical automation; reactive power compensation; transformer; active power filter; energy saving design technology