電氣自動化的節能設計技術研究

王付亮+張凱軍

摘 要：隨著社會的不斷發展，電力系統不僅逐漸走向自動化，還廣泛使用節能設計技術。本文從電氣自動化入手，對電氣自動化節能設計技術進行了探討，提出應重視變壓器等節能技術，以期充分發揮電氣自動化節能技術的作用。

關鍵詞：電氣自動化；節能設計；基本要求

1 電氣自動化及節能設計概況

電氣自動化節能技術是一項利國利民的科學技術，也是實現電氣自動化行業穩步發展的重要保障。電氣自動化節能技術不僅減少電能的消耗和損失，提高資源的使用效率，滿足我國社會經濟發展對能源不斷的需求。還能夠緩解電網供電的緊張現狀，避免輸電受阻的惡性循環。可以說，先進的自動化技術正是推動各行業節能減排的有效武器。未來全球經濟發展的趨勢是誰率先掌握節能的高新技術產業的主導權，誰將主導未來的全球經濟。對于電氣自動化系統來說，由于城市電網的不斷擴大，電力也不斷增容，因此會使用很多的變頻器、整流器等，而這樣會造成大量的諧波產生，從而危害到電網。由此，為了消除諧波，從節能的方向考慮，電氣自動化應主要從變壓器、無功補償、有源濾波器等技術上下功夫，可以利用減少電路的傳輸損耗、優選變壓器、補償無功、使用有源濾波器等方法來使電氣系統在運行的過程中達到節能的目的。也只有這樣才能使電氣自動化系統使用時達到節能的效果。

2 電氣工程設計的基本要求

1、優化供配電設計，促進電能合理利用。首先做到供電系統高效、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。

3 電氣自動化節能設計技術的應用

1、變壓器的節能設計

變壓器是電力自動化工程中的重要設備，承擔著轉換電壓、電流和功率的重要作用。變壓器是耗能的大戶，當變壓器處于空載運行狀態時，低壓系統的能源損耗絕大部分是變壓器自身的運行損耗。因此，變壓器的節能設計是否合理是整個電力工程節能設計的關鍵環節。

通常，變壓器的節能設計要從下面幾個環節來考慮：

（1）減少變壓器的型材損耗。例如，變壓器用的硅鋼片、鋼材、銅線和絕緣材料、絕緣子和變壓器油等都是正常變壓器所構成所必備的材料，這些材料的設計選擇如果不合理，要消耗供電系統的大量電能，若是本著厲行節約的理念，在滿足變壓器工作要求的前提下，周密合理地選擇材料和運行介質，可為電力工程間接地節約施工成本和節約電能。

（2）為降低變壓器的電能損耗，配電線路和配電柜，應盡量選擇銅材并且采用換位導線措施，基于降低變壓器的空載損耗考慮，應降低磁密并應盡量的選取冷軋用的高質硅鋼片，在滿足設備運行要求的條件下，盡量采用較薄的硅鋼片，達到節能的目的。

（3）選用節能方式的變壓器。目前，S11和S10都是為節能的設計要求而“量身打造”這種變壓器不僅繼承了原有變壓器的優點，還具有高效的節能特性，從生產長期運行來看，節能效果比較顯著，可作為節能設計的首選變壓器。同時，設計時，要注意選擇合理的變壓器接線方式，合理的接線方式對節能的影響也十分重要，同時，在變壓器的生產運行期間，不應讓變壓器長期過載運行，使得變壓器處于超溫運行狀態，這樣不僅加速變壓器的老化，同時也增加了變壓器的電能損耗。

2、提高功率因數

功率因數是電氣運行的重要物理量，它與電氣設備的節能密切相關。功率因數如果長期控制在比較高的水平上，電力系統的無功功率就會變大，系統電能的轉化率就會變高。提高功率因數的方法：一是通過提高用戶負載率，例如對于動力電氣設備，諸如電動機，可以在滿足工藝生產要求的前提下，盡量選擇極數較少的電動機。因為少極數的電機，其起動轉矩較大，起動過程中的電流也相對較大，所以電氣設備在最快的時間內正常運行，效率很高，同時也節約電能的損耗。此外，可讓電動機實現變頻自動控制，使得電機在負載較小時，獲得較高的功率因數。當用戶的負載率控制穩定在0.7左右，會使變壓器的一次側功率因數達到最高。二是在低壓電力系統中裝設自動補償的電容柜，來補償無功功率。一般來說，其無功功率的選擇盡量控制在變壓器的20%-30%，這樣使得電力系統穩定，并且節能效果最佳。

3、電力電纜的選擇

電力電纜是輸配電系統的重要組成部分，其線路成本占總的電力工程的投資而言，相對較大，特別是電力線路長期投入使用，維護量會越來越大，所以電力電纜的選擇應謹慎選擇。電力電纜的截面選擇：通常按照經濟電流密度的曲線和持續允許的電流來進行選擇。在一年中負荷最大的使用小時數相同的情況下，利用前者選擇電力電纜通常比按后者選擇的電纜截面要大一個等級，這樣對于電纜材料的投資和使用量非常不利。在選擇電纜材質時，因為銅電纜價格的確比鋁電纜的價格貴許多，因此不少工程都選購了鋁電纜，其實從電力電纜的長期經濟穩定運行的角度來看，鋁電纜在安全和節能方面是不占據優勢的。但是銅電纜越粗，比相同截面的鋁電纜貴重的倍數越大，所以在保證安全的前提下，個別截面較粗的電纜可以選取鋁電纜，這個有待于探討，具體情況具體分析，但是較小截面的銅電纜比鋁電纜貴不太多，推薦選擇銅電纜。

4、合理選擇光源

為了達到照明工程的節能設計，其光源的選擇推薦選用高效能的光源，這種高效能的光源的發光效率是普通照明燈的好幾倍，可以大量的節約電力電能。對于工廠、住宅用的衛生間及其上下樓梯間應盡量選擇節能顯著的吸頂燈為宜，雖然這類燈具的功率相對較低，但是也可以滿足人們和用戶生活的需要，所以選擇此類燈具會節約很多的電能。對于圖書館、閱覽室和超市的貨架處可以選擇緊湊型熒光燈，因為它的光通量較高，光線比較集中，適合這類場所和人們生活的實際需要，且減少了照明工程的投入成本和安裝。

4 結束語

綜上所述，電氣自動化節能設計技術在整個自動化系統中起著非常重要的作用，優良的節能技術方案可以降低電力用戶的用電成本以及減小能源消耗。在電氣自動化系統中，實現節能的前提條件是確保系統可靠運行，并在此基礎上不斷優化各個電力傳輸環節，實現電能的高效利用。在節能設計過程中，需要以提高電氣自動化系統的運行效率為目標，最大可能地降低電力能源的各種損耗。只有充分發揮電氣節能技術的優勢，才能真正實現電氣自動化系統的高效優質管理與傳輸電能的作用與價值，為國家帶來良好的經濟和社會效益。

參考文獻

[1]張蘭蘭.電氣自動化節能設計技術應用研究[J].科技致富向導，2012，（29）.

[2]于士國.電氣自動化的節能設計技術分析[J].硅谷，2011，（15）.

[3]張勇，陳傳龍.電氣自動化節能設計技術研究和分析[J].電源技術應用，2014，（3）.

[4]陳略.節能設計技術在電氣自動化中的應用[J].商業文化（下半月刊），2012，（2）.

[5]黃敏，文茂霖.電氣自動化中節能設計技術的應用[J].科技與企業，2013，（22）.endprint