電氣自動化節能設計技術的分析

李長玉 楊文革

摘要：電氣行業在社會經濟發展中起著非常重要的作用，隨著節能理念的深入人心，必須重視能耗問題。因此，必須遵循可持續發展理念，在結合實際情況的基礎上，加強節能設計的應用，并且不斷創新與改進，實現全行業的進步與發展。

關鍵詞：電氣自動化;節能設計技術

一、電氣自動化及節能設計簡述

電氣自動化系統是當前實現電能優質、靈活和可靠傳輸的最佳解決方案，系統中的節能設計方案也一直在不斷研究進步。當電氣自動化系統中節能設計方案不能充分發揮作用時，會造成電能的嚴重浪費并且可能威脅到整個系統的安全穩定運行。當系統受到不利影響后，輸電、供電和配電環節就必然產生惡性循環，給生產生活帶來嚴重挑戰。當前電網結構復雜，容量增速很大，特別對于城市電網設計性能優良的節能方案十分困難。當前電網中存在的非線性負載，比如變頻器和整流器，這些設備會引入大量諧波污染，給節能設計也帶來很大的干擾和挑戰。因此，如何提高節能系統的可靠性，如何最大限度地提升供電效率，是需要不斷投入研究的熱點問題。從電力傳輸的各個環節來看，減少輸電線路的傳輸損耗，提高變壓器的效率以及合理布置無功補償裝置都可以達到節能的目的。

二、電氣自動化節能設計應遵循的原則

（一）確保居民日常用電正常

企業電氣自動化節能設計，應該保證居民正常生活所需的用電供給和工業企業的正常生產，保證設計與使用的節能技術不會影響人們的正常生活與工作。這是最基本的要求，也是最重要的前提。

（二）確保節能技術和設備的先進性

目前，新技術的使用需要新設備的大力支持，因此在電氣自動化工程節能設計的時候，要加強對新技術使用重點的研究與分析，關注這方面技術的發展動向，以先進節能技術與先進設備為工程的保證，以推動電氣自動化工程的不斷完善與發展。

（三）確保環境優化

使用節能技術設計的主要目的是保護環境與節約能源，提高能源的使用效率。所以，節能設計的時候要選擇實用性強的、先進的、安全的施工材料，電器的使用達到報廢條件時，要對報廢設備妥善管理，減少其對環境的污染與破壞，還應提高能源的循環使用，為可持續發展奠定良好的基礎。

三、電氣節能設計的技術應用

（一）通過供配電系統的合理分布減少線損

線損是能耗的重要部分，線損的存在意味著一部分能源做了無用功，為此，設計人員應該通過供配電系統的合理分布來達到減少線損的目的。設計人員在方案設計時間就應考慮到變配電室、配電小間的位置，以滿足供電半徑和所選線路長度的需要;在線路選擇上應以走直線為原則，以減少導線長度。在系統整體分布上應盡量減少或者不走回頭線，以減少回在線的線損。在變壓器的位置設計上，需要盡量靠近整個建筑的負荷中心，通過減少供電距離來達到減少線損的目的。

（二）選擇技術經濟合理的配電方案

在配電系統方案設計過程中，設計人員需要詳細分析方案的技術性和經濟性，在此基礎上選擇最經濟的方案。設計人員需要對方案的整體耗能情況進行分析，在此基礎上對一些耗能的細節進行完善，以求方案的經濟性和節能性。如，對空調等季節性負荷單獨設置變壓器，將不同季節或時間段使用負荷可由同1臺變壓器負擔，以減少配電系統整體變壓器的容量。對某些季節性的負荷線路，共享不僅能節約投資，更能夠減少電阻和線損。配電系統變壓器的容量和數量需要進行詳細計算，充分考慮變壓器的初投資、負載率等因素。

（三）選擇合理的變壓器類型

變壓器作為電氣工程中核心組成部分，能夠實現對于電壓、電流以及功率的轉換，因此其質量的優劣將會對整個電氣系統的運行造成直接的影響。雖然很多管理部門已經加強了對其管理力度，同時還取得了不俗的成效，但是就其實際發展情況，大部分變壓器在運行過程中需要消耗大量的能源，存在很大的節能設計空間。因此相關的管理部門必須要優化對其選擇，首先對變壓器材料的合理選擇，必須要確保銅、硅以及各種絕緣材料能夠進行科學合理的搭配，進而有效地降低不必要的能源損耗;其次，則是加強對銅材的利用，以其代替一些劣質材料，對變壓器運行過程中的能耗進行有效的降低，進而達到良好的節能效果;最后在對變壓器進行選擇時，則是要優先選擇節能變壓器。

（四）輸電線路傳輸消耗的減小

電能在傳輸的過程中，一般情況下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，因此，為了有效減少電能在線路上的傳輸損耗，就只有減小導線的電阻。實際上，導線的電阻是與導線的截面積成反比，而與電導、導線長度成正比的。具體來說，要有效減少導線的電阻，就應該從以下幾個方面入手：一是選用電導率較小的材質做導線，這樣可以減少電能在來回的電路上的損失;二是減小導線的長度。這可以在進行布線時，讓導線盡量走直路，避免過多的走彎路，從而減少導線的長度;三是變壓器應該盡量接近負荷中心，從而減小供電距離。四是增大導線的橫截面積。在各方面條件允許的情況下，盡量選擇橫截面積較大的導線，從而通過減小電阻減少損耗，達到節能的目的。

（五）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。

（六）使用有源濾波器

為了有效避免與電網聯結電氣設備的誤動作，就必須消除諧波，而消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。誤動作主要是由于電氣設備數量的增加，產生的諧波越來越多，又由于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，從而造成電氣設備產生誤動作。概括起來，有源濾波器主要有以下特性：具有優異的動態性能;反應快;能使功率范圍更寬大等，能使無功補償達到更好的效果。一般情況下，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能夠將其阻止，使電氣設備的運行更加有效率，從而達到節能的目的。

四、結束語

在國民經濟快速發展的過程中，電氣自動化設備的應用非常廣泛，應全面了解電氣自動化的特點。同時，隨著環境保護的日益重要，節能顯得越來越有意義，需要重視節能設計技術的應用，通過各種有效手段，將節能理念深入到實際工作中，促進電氣自動化節能技術的發展，實現經濟效益的最大化。

參考文獻：

[1]李振榮.電氣自動化的節能設計技術探析[J].綠色環保建材，2018（01）：56-57.