略論電氣自動化節能技術

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。并且節能技術將是將來的發展趨勢。本文從電氣自動化著手，分析并探討了電氣自動化的節能設計技術，認為電氣工程的設計及電氣系統中的節能技術兩個方面入手，可以使得節能技術能夠在電氣自動化系統當中發揮出最理想的效果。

關鍵詞：電氣自動化；節能技術；分析

1.電氣自動化及節能設計概述

電氣自動化是電氣信息領域的一門新興學科，它和人們的日常生活及工業生產有著密切聯系。它在提高工作效率、運行成本、勞動生產率以及改善勞動條件等方面起著重要的作用。近年來，隨著“綠色工業革命”的興起，節能成為當前經濟建設的重要目標。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.電氣自動化的節能設計技術

2.1 電氣工程的設計

①優化配電設計。電力系統就是要為安裝這個電氣系統的工程中需要用電的設備提供一個必要的動力。因此，在整個配電設計的過程中首先就要考慮到電力系統的適用性。對于適用性而言，應該滿足用電設備對負荷容量與供電設備等可靠性的要求，還應該保證電氣設備對控制方式的要求等。在配電的過程中，除了要滿足用電設備電氣設備的要求之外，還要保證電力系統高效、穩定、易控、靈活、可靠等。在配電設計的過程中其次要考慮到的就是電力系統的安全性。而對于電氣系統的安全性而言，首先就必須保證導線的絕緣性良好，然后在進行走線的時候應該保證各導線之間的絕緣距離。

②提高電氣系統的運行效率。在電氣系統中最好選用節能設備，從設備的選擇就開始為電氣系統的節能打下基礎。另外，我們可以利用均衡負荷、補償無功、減少電路損耗等方法來使得電氣系統在運行的過程中達到節能的目的。

2.2 電氣系統中的節能技術

①降低電能的傳輸消耗。電能傳輸時，因為導線有電阻從而會產生有功功率的消耗。但是線路上的電流是不變的，所以，為了降低電能在線路上的傳輸消耗，只能降低導線的電阻。事實上，導線的電阻和導線的截面積之間的關系是成反比關系，而和電導、導線長度成之間成正比關系。即要想降低導線的電阻，就必須從如下幾方面著手：首先，選擇電導率比較小的材質當作導線，從而降低電能在電路上的消耗；其次，縮短導線的長度。從而在布線的時候，讓導線盡可能走直路，以免過走的彎路太多，以縮短導線的長度；最后，變壓器盡可能接近負荷中心，以縮短供電的距離。其四，加大導線的橫截面積。所選擇的導線的橫截面積盡可能大一些，利用降低電阻減少消耗，實現節能的目標。

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，從而事項節能減耗、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。

在采用無功補償設備對電力系統進行無功補償時，對于無功補償設備的要求有以下幾點：1）在使用電容器補償時，電容器容量的確定應該根據配電電壓的容量、負荷、三相電壓的平衡度、自然功率因素、目標功率因數等參數經過計算來確定。而若是在補償處產生了諧波的話就要串聯一定量得電抗器，濾除線路上的諧波。2）為了有效的防止投切振蕩、過補償和無功倒送，在電容器的功率參數、無功電流、無功功率這些投切物理量中最好選擇無功功率作為投切參數物理量。3）在很早以前的補償電容組中電容器的分擔方式和投切開關的方式普遍采用等容量分組和循環投切；后來又采用了按比例分配、按編碼配置、投切開關按級投切。但是這些方式都不能達到我們想要的補償效果。

因此，現在所采用的是模糊投切，其適應面廣、調節平滑、跟蹤準確而且效果很好。在使用過程中，低壓的時候投切開關則選擇投切復合開關，而高壓補償柜中選真空接觸器。

3電氣工程的設計

在電力工程中，要達到節能的目的首先要做的就是做好電氣工程的安裝、設備等的設計。只有在第一步都做好了才能保證整個工程其后的設計與完成后使用時達到節能的作用。

①優化配電設計。電力系統就是要為安裝這個電氣系統的工程中需要用電的設備提供一個必要的動力。因此，在整個配電設計的過程中首先就要考慮到電力系統的適用性。應該滿足用電設備對負荷容量與供電設備等可靠性的要求，還應該保證電氣設備對控制方式的要求等。在配電的過程中，除了要滿足用電設備與電氣設備的要求之外，還要保證電力系統高效、穩定、易控、靈活、可靠等。在配電設計的過程中其次要考慮到的就是電力系統的安全性。而對于電氣系統的安全性而言，首先就必須保證導線的絕緣性良好，然后在進行走線的時候應該保證各導線之間的絕緣距離。另外還要保證導線的負荷能力、熱穩定和動態穩定的裕度，以確保在電氣系統運行的過程中用電設備與配電設備的安全。除此之外，還要做好電氣系統的防雷與接地。

②提高電氣系統的運行效率。在電氣系統中最好選用節能設備，從設備的選擇就開始為電氣系統的節能打下基礎。另外，我們可以利用均衡負荷、補償無功、減少電路損耗等方法來使得電氣系統在運行的過程中達到節能的目的。比如，在進行配電設計時可以合理的調整負荷以及選取合理的設計系數。在電氣系統的安裝或是運行過程中采用這些方法能夠提高電源的綜合利用率與設備的運行效率，從而間接或直接減少電能的損耗。

4.結束語

總之，現今國家強烈要求發展“節能經濟”的大好形勢，有志于發展“節能經濟”與“節能經濟”的中國“工業自動化”的企業與單位，應當堅持“節能”理念。國家也已經注意制定發展“節能經濟”的戰略，制定優惠發展“節能經濟”企業的政策，并積極支持“節能經濟”的研發。同時，也應看到，我國在“節能技術”領域里的自主創新能力正在快速提高，新的更有效的“節能技術”正在國家的大力支持下研發出來，并被產業化應用。

作者簡介：徐日鋒，男，1986.04.13，遼寧省，助理工程師，研究方向電氣自動化技術。

（作者身份證號碼210881198604132299）