電廠設備電氣自動化的節能設計技術分析

張 聰，苗 堃，劉藝諒

（中國能源建設集團國際工程有限公司，北京 100022）

當前，在世界經濟現代化進程中，科學技術和經濟的總體發展處于增長的趨勢。電氣自動化工程是一門相對較新的電子信息學科和技術，雖然它發展的時間與其他學科技術相比較短，但是在我國，電氣自動化工程已經影響到工業生產和人們的日常生活，并且其發揮的作用越來越大。由實踐可以看出，在當前的全球危機中，電氣自動化的有效實施，不僅可以調整和改善現有條件，而且可以從根本上提高工作效率和質量，保證員工安全，降低企業經營成本。現階段，在全球開展綠色能源革命的大趨勢下，發展生態能源工程、降低低碳排放水平，成為電廠運營中需要認真考慮的問題。因此，在實踐中，電氣自動化節能設計已成為解決電廠能耗問題的主要手段，并在該領域得到一定的推廣以及發展。

1 電氣自動化節能設計概述

電氣自動化既是一門新技術，也是一門新興學科，具有重要的生產和生活價值。它不僅能提高工作效率，而且對降低勞動力成本、改善勞動條件起到了關鍵的作用。電氣自動化涉及面廣。總的來說，這項技術確保設備發揮出更高的效率。近年來人類面臨的最大挑戰是因經濟快速發展而造成的資源枯竭和環境破壞，隨著節能環保理念深入人心，我國經濟建設的重心逐漸向節能減排的方向發展。在電氣自動化技術中應用節能技術，可以適當地實現節能減排，保證綠色生產。因此，電力自動化的節能問題已成為企業和部門研究的課題。在自動化過程中，實現節能減排是符合經濟發展趨勢的。隨著我國裝機容量不斷增長，控制電廠能耗不僅是響應節能減排的形勢要求，也是降低生產成本，提高經濟效益的重中之重。因此，電氣自動化技術作為一種有效的節能技術手段，具有重要的社會生產價值。

2 電氣自動化節能設計對電廠的必要性

2.1 降低運營成本

電廠設備的技術可行性和技術可靠性要求都在其自動能效設計中進行了詳細地驗證和深入地研究。同時由于電氣自動化工程本身具有成本效益，為避免因引入節能設計反而帶來成本的過度增加，在節能設計中要重視相應的經濟效益和對正常生產安排的影響，為了節約能源，盲目停止正常工作是不可取的，但也不能因此影響到員工的日常工作和生活。在進行電氣自動化工程節能理念和方案的設計以及實施時，應以電廠經驗為依據，將其應用于廠區生產的各個階段，無論是進行設備升級還是對其進行改造從而提高效率的階段，這都十分重要。同時，投資概算必須科學合理，并以具有成本效益的方式實施一系列節能措施，使節能設計發揮作用。

2.2 安全綠色生產

2.2.1 安全問題

雖然節能設計對核電站運行的整體發展非常重要，但在實踐中也存在一些難以克服的安全問題。安全和質量問題一直是一個重要組成部分和一個需要考慮的重要因素。在實踐中，要提高安全管理的質量和水平，確保節能理念和相關技術在電力自動化中的合理、科學應用，有效應用于系統內各個環節。一般來說，無論節能設計有多好，如果它超出了安全可控的范圍，不能為安全提供有效的保護，那么最終的結局就是被淘汰。

2.2.2 綠色生產

目前，一項融合能源設計理念和相關技術的電力自動化項目正在實施，其主要目標是節能減排。同時，加大資源綜合利用，盡量避免浪費，使企業有效提高經濟效益，根據自身的環境特點，到達綠色生產的目標，此外，要知道有效的節能設計與低碳經濟是密不可分的，因此相關人員將節能設計理念和技術應用于電氣自動化工程化時，要有選擇性地選擇相關設備和材料。在實踐中，還要保證設備和材料本身的安全性、先進性和可靠性。同時，必須及時有效地處理一些舊設備或舊電纜，從而在最大限度上降低環境污染危害。

2.3 可持續性

在一個可持續發展勢頭如此強勁的社會，應該考慮電氣設備的節能理念，實現可持續性發展，從而減少污染物的產生和排放，合理使用能源。

3 電廠工作中的電氣節能設計

3.1 科學配比電廠變壓器負荷率

在電氣自動化工程設計中，必須充分考慮電氣設備運行的負荷系數。特別是對電廠的一些特殊設備，應根據其運行情況調整選型和負荷率，以保證設計更符合節能要求。比如廠用變壓器的節能設計，應選擇高導磁的優質冷軋晶粒取向硅鋼片制造的低損耗節能變壓器，在節能和運行成本方面具有明顯的優勢。廠用變壓器運行時，應優先考慮備用電源中心的接線。變壓器正常運行為備用，每個負載為50%，變壓器的銅消耗量與負載系數成正比。廠用變壓器損耗占總負荷的25%。節能效果顯著。只有科學合理的荷載系數設計，才能有效地提高電氣設備的運行能力和效率。

3.2 優化供配電設計

在電廠配電系統自動節能設計中，保證電廠系統的正常運行是十分必要的。因此，在進行配電系統的設計時應充分考慮電氣設備的負荷、可靠性和安全性。為了確保電氣設備的安全運行，還應提供進一步的保障，必須充分考慮配電系統所需的電力設備，特別是在當前城市化進程加快的情況下。增加社會用電需求，合理用電，提高經濟效益和社會效益。供配電設計的節能優化首先要根據電廠實際運行情況確定變壓器容量，避免容量錯配造成效能錯配，又要合理控制電壓偏差。這就要求電廠一方面切實研究自身供配電需求，統籌考慮變壓器容量和類型，一方面需要利用科學合理的手段調節和控制電壓差。如果對應供電設施應用時間較短或次數不多、供電輸出點距離較遠，電廠的節能設計還要統籌考慮輸送線路的因素，做到真正的節能降耗。

3.3 提高廠用電系統運行效率

在電氣自動化工程的節能設計中，應根據實際情況做出相應的工藝操作安排，充分發揮節能設計技術的作用和價值。

（1）在實踐中，必須采取科學合理的措施來改進操作，如制度在實踐中可以提高用戶的自負載率。為確保完全滿足此過程中的工藝要求，請盡量不要使用太多的電動機。這不僅可以提高電氣設備本身在運行過程中的效率和質量，而且有助于實現節能的最終目標。變頻調速是用來自動控制發動機的，其原理是在充電條件下，電動機相對較小，可以自行獲得相對功率因數。在此過程中，這些實施基本處于無功補償狀態，主要是因為它們實際上降低了電器設備本身的無功功率，從而達到提高功率因數的根本目的。這種方法在買方使用時不會增加生產過程中的工業投資，并且還可以取得很好的經濟效益。（2）通過手動方式可以提高系統的功率因數，即采用人工補償的方式進行運行。在實踐過程中，不難發現，提高自然功率因數的措施在大多數情況下都不能滿足工業生產對用電的總體需求。因此，為了滿足這一需求，實現這一目標，在實踐中，有必要安裝一個與其總和相對應的補償裝置。一般來說，常用的補償方式有集中補償和單獨局部補償。在實際應用中，應根據實際情況選擇科學合理的補償方式，以達到降低無功傳輸的根本目的。

3.4 無功補償應用

（1）由于線路自身消耗使得系統運行中的能耗不可避免，再加上線路和回路的電能損耗，進而導致了電壓的下降。要想實現節能，只能通過無功補償的方式來進行補充。在不使用電子自動化設備的情況下，會選擇無功補償的設備。當然，這個選擇是有一定要求的，如保證目標功率因數、電壓、容量都滿足設備運行要求。將原有的補償方法改為模糊切割法，此種方法具有節點平滑和跟蹤的功能。這種形式的能源消耗補償已被證明優于以往的比例分配方式。并且以無功能量作為變化參數的物理量，可以防止無功能量反向輸送和變化振蕩的發生，減少無功能量的輸送，發揮地方補償和節能的效果。

（2）由于電廠設備無功功率容量大，系統的線損也相應增加，嚴重影響了電能質量。因此，為了獲得良好的經濟效益和社會效益，必須要通過無功補償來降低送出線損，實現線路中的功率平衡。在具體操作中，應注意以下幾點。首先，在使用電容器進行無功補償的過程中，電容器的容量應根據具體指標和相關參數來進行確定，其中相關參數包括電壓分配容量、目標功率等。第二，要達到無功補償的最佳效果，往往需要模糊移位的手段來實現，利用好模糊投切的優點，如精確跟蹤和平衡調整等，這樣可以在無功補償中充分地發揮出作用。第三，為了避免了無功功率反向傳輸的情況，需要定義模糊變化參數，一般參數為無功功率值。

4 結束語

電廠的電氣自動化節能設計既符合國家倡導節能減排、綠色能源的社會需要，又符合電廠增效降耗、提高效益的經濟需要，是需要長時間研究的系統工程。在電廠電氣自動化的設計與實現中，需要堅持安全可靠性、技術可行性、經濟可行性的統一。因此，相應的技術應用必須高度重視電廠運行的具體實際情況，如理想的變壓器選型，統籌全廠功耗配比，提高系統綜合功率，使用合適的電線電纜，減少無功損耗等，這些在電廠電氣自動化節能設計和節能改造中都應綜合評估。