電氣自動化的節能設計技術探討

何璐兵，張勃

（許昌電氣職業學院，河南 許昌 461000）

在電氣時代開始至今的100多年里，隨著科技技術的不斷發展和各種電力設備的不斷產生，電力資源的應用已經滲透進人類生活的各方面，不論是在人們的生活娛樂還是企業的生產過程中，人們都離不開電力這一能源。然而，在各種電力工具給人們帶來便利和娛樂的同時，也使得近百年來的自然環境和自然資源遭到了極大的破壞。電氣自動化的節能技術對于節約用電、降低損耗方面能夠起到較大的作用，因此，針對這方面進行研究，探索出節能設計的具體措施很有意義。

1 在電氣自動化中應用節能技術的作用

1.1 節能設計技術

所謂的節能設計技術，是采用一系列現代科技成果對已有的節能設計進行改良，從而實現更好的節能減排效果。在電氣自動化中進行節能設計，需要針對能源的使用環境以及其本身的具體特點，分析出能源損耗過多的關鍵要點，并在這些關鍵要點的基礎上進行具體的合理的設計，使其建立起既保障生產工作效率，又兼顧節能減排效果的節能系統。

1.2 節能設計技術的現實意義

電氣的應用與人們的生活有著緊密的聯系。在日常生活中，對電能進行合理分配利用是社會公民應當承擔的責任。節能設計技術不單單能夠節約人們的日常用電開支，還一定程度上減少了對環境和資源的破壞，同時，也能夠對人們培養省電節能的意識習慣起到較大的促進作用。

在我國工業技術高速發展的環境下，可持續發展的工業理念成為當前工業改革的主要趨勢，可持續發展的理念要求工業企業在節約能源消耗，減少污染物排放方面起到更好的表率作用，這也對當代工業在能源方面作出了更高標準的限制。電氣自動化的節能設計能夠顯著地提高節能減排效果，改善工業生產環境，提高工業生產質量和水平，對當代工業的綠色可持續發展確立了堅實的技術保障，進而推進綠色工業革命在我國各大區域的迅速開展。

此外，自改革開放以來，隨著我國城市的不斷擴張，城市內各種產業的不斷豐富和人口的不斷增加，城市對電力的需求量也在飛速地增長，對城市的電力系統的電力輸送和負荷承擔功能提出了更高的要求，使得城市電網的電力設備和系統所承受的負擔逐漸加重。而節能設計技術的應用，使得電氣資源在保障城市各領域正常運行的基礎上,得以更合理地進行分配，有效地降低了電力系統所承受的負荷，對于增強城市電網的安全性和穩定性起到了重要的作用。

2 在電氣自動化中應用節能設計技術的措施

2.1 減少輸電線路的損耗

輸電線路中電力的損耗是電力資源損耗的首要原因。根據電學相關的專業知識可以知道，在電路傳輸的過程中，電力資源主要的損耗來源于傳輸線路本身的電阻，要想減少電力資源的損耗，降低電阻的大小是最主要的目標。首先，從輸電線路本身的性質來看，電阻的大小與線路的原料類別，橫截面積和長度有關。不同材料的導電性各不相同，材料的電阻隨著導電材料在導電方面質量的提高而減小，同時，擴大傳輸材料的橫截面積，減少輸電線路的長度，都能夠使得電阻得到有效減小，從而起到減少電力損耗的作用。另外，從電網的整體布局來看，電網的布局越復雜，所導致的損耗就越大。相應的，電網的布局越合理簡單，輸送電路所經過的長度越短，對電力資源的消耗就越小。因此，在節能設計上，應當有選擇性地更換導電性更強，同時，價格也能夠接受的制作材料，合理簡潔地布局輸電線路，縮短輸送電路的長度，從而減小電阻，降低電力的損失。

2.2 選擇功能合適的優質變壓器

變壓器在電力輸送網絡系統中的地位至關重要。變壓器的功能和質量對于電氣資源遭受損耗的程度有著很大的影響。通常來說，要想保障電力系統有較好的節能效果，變壓器應該要具備較小的功率損耗和自動補償功能。自動補償功能可以使得變壓器在復雜多變的用電需求下，能夠保持相對的平衡狀態，使得電力系統中電流的變化所帶來的損耗大大降低。

2.3 使用無功補償設備

無功補償設備指的是在電力輸送過程中補償所產生的無功功率的電氣設備，這一設備可以通過降低變壓器在使用過程中對電力資源的損耗，來提高電力的使用效率。使用這一設備不僅可以節約電力資源，還可以對整個供電網絡的電力質量起到極大的改良作用，因此，在整個電力系統的設計中具有重要的地位。

不過，無功補償設備并不能隨意地適配電力系統，所選擇的設備與當前區域的電力系統整體是否合適，對于節能功效的發揮程度具有很大的影響。如果選擇不當，不僅節約能源的效果會大打折扣，甚至很有可能還會起到反作用，造成更大程度的損耗。因此，在選擇無功補償設備時，要根據電力系統的實際參數以及現實中電力系統運行的具體情況進行具體的分析。對于負荷程度不同的電網線路，可以根據不同線路的負荷情況，選擇使用動態、靜態等不同類型的無功補償設備，從而有效地降低電路損耗，提升對電能的使用效率。

2.4 使用濾波器避免諧波的負面效果

在電力系統運行的過程中，容易生成一種對整個電網產生普遍危害的現象，這一現象叫作諧波。從電力系統整體上來看，諧波會使電壓發生較大的波動，不僅妨礙整個電網中所有設備的正常運行，還有可能對電網覆蓋范圍內的所有用電機器產生破壞，造成極大的財產損失。從局部上來看，諧波會直接對電力設備產生不利影響，使得設備的損耗大大增加，降低電氣設備的使用時間，不僅容易造成能源的浪費，還會大大提高電氣設備運行發生錯誤的概率，甚至影響其他設備，給社會的正常生產生活帶來不便。

因此，電氣自動化的設計中必須使用濾波器來避免諧波所產生的負面效果。濾波器一般可以分為兩類，一類是有源濾波器，一類是無源濾波器。相比無源濾波器來說，使用有源濾波器所花費的價格更高，在短期來看，使企業負擔更重，但是，其功能相較而言要更強大，濾波效果更好，從長遠上來看，所節約的能源和創造的利益比事前所投入的成本要高的多。因此，在進行電氣自動化節能設計中，建議使用有源濾波器，從而更好地規避諧波給電力系統帶來的副作用，維護電力設備的完好，避免電力系統的使用時間被過分縮短，有效降低故障發生率，保障整個電網的安全平穩運行。

2.5 使用高效光源

光源無論是在日常生活中還是在生產工作中，都是電力消耗的重要內容，因此，在進行節能設計時，改良光源所帶來的損耗也是極為重要的一部分。而對光源進行改良的一個可行手段，就是使用高效光源。高效光源在節能設計技術中具有重要的地位，使用高效光源不僅能夠減少電力資源的損耗，還可以為生活和工作環境提供更高質量的照明。同時，相較于普通光源而言，高效光源的使用壽命更長，也更加耐耗。將其取代普通的燈具，可以從多個方面降低光源帶來的成本。

2.6 運用光伏技術與電氣自動化相結合

進入新世紀以來，我國在光伏領域獲得了迅速的發展。在自然資源方面，我國國土遼闊，三分之二以上的土地都能獲得充足的光照，光能資源豐富且分布較均勻。在科技資源方面，世界上最大的光伏設備基地位于我國，光伏產業的發展規模，技術創新和產品增長都位于世界前列。因此，我國在發展光伏發電模式方面具有極大的發展潛力。光伏發電所帶來的清潔能源相比傳統的水電火電而言，其消耗的能源更低，轉化率更高，使用更安全，給自然環境帶來的污染也更少。如果將其與電氣自動化相結合，使其在節能設計技術方面發揮作用，將顯著地提高節能效果，進一步促進我國綠色能源的開發和發展。

3 結語

電氣自動化的節能設計是我國電力發展改革的重要一步，無論是對于供電企業還是對于使用方而言，都能夠帶來不小的利益。在具體的設計過程中，可以根據電網電路的具體參數和使用環境，通過減小線路的電阻，改良電網線路的布局，選擇合適的變壓器，使用無功補償設備、有源濾波器等措施來降低對電力能源的損耗。同時，大力推進電氣自動化與光伏技術的緊密結合，增加能源的開發和使用的效率，降低電力發展對自然環境的污染，幫助促進社會經濟的綠色健康發展。