電氣自動(dòng)化中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用探析

陳丹

摘 要：隨著人類文明的不斷進(jìn)步和發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步也因此逐漸興起。由于大量電氣自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)的應(yīng)用也造成很多額外能源的浪費(fèi)。因此，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)也成了這些“能耗大戶”的剛需和必備。本文分析了電氣自動(dòng)化中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化;節(jié)能技術(shù);功耗

節(jié)能技術(shù)在整個(gè)電氣自動(dòng)化行業(yè)的深入應(yīng)用，具有節(jié)能設(shè)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的粗放式自動(dòng)化系統(tǒng)而言更具有使用成本的優(yōu)勢。通過優(yōu)勝劣汰的市場調(diào)節(jié)，促進(jìn)了節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和使用。通過這種正向反饋式的循環(huán)發(fā)展，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能趨勢漸漸成為主流而深入人心。

1 電氣自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)?jié)能技術(shù)的要求

在電能的應(yīng)用過程中，電能的無功率損耗幾乎伴隨在從生產(chǎn)到傳輸再到具體應(yīng)用的全過程。如何在保證不影響負(fù)載正常工作，又能保證安全性的前提下做到減少甚至避免不必要的損耗，降低熱效應(yīng)，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備提出了相關(guān)技術(shù)、安全性和功率等三方面要求。

1.1 技術(shù)要求

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能技術(shù)主要包括以下三個(gè)方面，供電源頭、傳輸過程、負(fù)載終端。相應(yīng)的技術(shù)要求也針對(duì)以上三個(gè)方面提出。

1.1.1 功率因數(shù)要求

供電源頭的電能損耗主要來自變配電時(shí)，變壓器自耦產(chǎn)生的熱能，一旦變壓器由于日常維護(hù)不善導(dǎo)致絕緣不良或接地不良，可能造成功率因數(shù)下降，使變電、配電設(shè)備溫度上升過快。因此功率因數(shù)問題不但可能導(dǎo)致設(shè)備壽命減少，還可能因溫度過高造成火災(zāi)等事故。在我國，10kV配電設(shè)備一般要求功率因數(shù)不低于0.8。

1.1.2 輸電線路的阻抗要求

輸電線路主要由銅鋅合金，或鋼芯鋁制導(dǎo)線為主。出于成本考慮，長距離高壓輸電線往往采用鋼芯鋁制導(dǎo)線。就電氣自動(dòng)化領(lǐng)域而言，輸電線路由于線纜材質(zhì)特性阻抗原因，造成終端的壓降不可避免，因此，線路側(cè)的電能損耗也就不可避免。一般情況下，線路壓降在5%以內(nèi)為正常狀態(tài)。

1.1.3 負(fù)載終端的功耗要求

負(fù)載終端作為電能消耗的主要來源，它的電能使用情況將直接決定整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)功耗的高低。由于負(fù)載終端功能及其工作原理各不相同，影響功耗的因素也最復(fù)雜。例如，電動(dòng)機(jī)自身的機(jī)械效率、電路的品質(zhì)因數(shù)、鉛酸蓄電池內(nèi)部電解液活性、一些半導(dǎo)體設(shè)備自身阻抗特性等，都會(huì)對(duì)功耗產(chǎn)生影響。因此，終端負(fù)載的功耗評(píng)估要求一般根據(jù)具體情況相機(jī)而定。

1.2 安全性要求

安全是所有行業(yè)從事正常生產(chǎn)的前提，電氣自動(dòng)化也不例外。對(duì)于電氣自動(dòng)化行業(yè)而言，安全性要求主要包括人員安全與設(shè)備安全。具體應(yīng)做到防雷擊、防觸電、防漏電。首先，為了應(yīng)對(duì)雷擊情況，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r設(shè)置防雷等級(jí)，做好防雷接地，在各級(jí)高頻開關(guān)電源處設(shè)置旁路保護(hù)器，在負(fù)載端安裝浪涌保護(hù)器等。其次，防觸電措施，除了注意避免人員直接觸電，對(duì)于高壓區(qū)域還應(yīng)注意避免電弧間接觸電，人工作業(yè)前除了要確認(rèn)切斷電源，還應(yīng)注意對(duì)儲(chǔ)能元件的放電，確保電容、電感等原件無放電現(xiàn)象。最后，作業(yè)人員還要正確配帶和使用防護(hù)用品，將檢修系統(tǒng)外殼接地，避免其外殼帶電。

2 節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用

2.1 無功功率因數(shù)補(bǔ)償

對(duì)于變壓器等變電設(shè)備而言，并不是所有電能都會(huì)根據(jù)其自耦特性而完全轉(zhuǎn)換，相當(dāng)一部分電能會(huì)變成變壓器的內(nèi)能而損耗掉。不僅如此，由于變壓器可能由于互感原因，使得一些電能變成電磁能，而對(duì)線路產(chǎn)生的干擾。因此需要額外設(shè)置功率補(bǔ)償設(shè)備對(duì)無用功進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，一般會(huì)通過在變壓器旁路安裝功率補(bǔ)償柜的方式完成無功功率補(bǔ)償。具體應(yīng)具備以下要求，首先，電容補(bǔ)償柜的電容大小要根據(jù)配電電壓、負(fù)荷、要求功率因數(shù)等綜合計(jì)算。其次，為了達(dá)到限定標(biāo)準(zhǔn)，保證補(bǔ)償曲線平滑，數(shù)值跟蹤準(zhǔn)確，應(yīng)采用一體化模糊投切方式進(jìn)行。第三為避免投切曲線震蕩，無功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)就地安裝電容補(bǔ)償柜，通過就地補(bǔ)償?shù)姆绞綔p少線路傳輸損耗。

2.2 使用低阻抗電纜和有源器件

眾所周知，電纜的阻抗主要取決于三個(gè)方面：長度、材料、橫截面積。為了降低電能在傳輸線路上的損耗，也應(yīng)從這三個(gè)因素著手。第一在輸電規(guī)劃上應(yīng)盡量減少輸電距離以減少線纜長度。第二在建設(shè)成本允許的情況下，盡量選用阻抗較低的導(dǎo)體材料，如銅、鋁。在有精密且敏感的負(fù)載終端接入情況下，必要時(shí)可采用銀質(zhì)導(dǎo)線。第三在外部環(huán)境允許情況下，可適當(dāng)增加傳輸線路的橫截面積以期減少阻抗。

傳輸側(cè)除了線纜以外，也可在終端的輸入側(cè)增加有源濾波器用以消除諧波，減少正弦畸變率。或者改進(jìn)變壓器，例如使用散熱更好、效率更高的油枕變壓器替代干式變壓器等。

2.3 電能的智能化管理

為了節(jié)約電能，除了減少電能傳輸和適配方面的損耗，在負(fù)載終端側(cè)也應(yīng)減少不必要的消耗。例如，小區(qū)樓宇內(nèi)廣泛應(yīng)用的聲控、光控感應(yīng)照明系統(tǒng)，通過光敏傳感器做開關(guān)，在白天日光充足，照明條件良好的情況下，光敏開關(guān)處于斷開狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境變得昏暗，照明條件較差時(shí)，光敏開關(guān)閉合，電氣照明系統(tǒng)啟動(dòng)。聲敏照明系統(tǒng)也是應(yīng)用相似原理進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。從而避免因全時(shí)段照明而產(chǎn)生無謂的浪費(fèi)。

3 未來節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

當(dāng)前，節(jié)能技術(shù)主要還是集中應(yīng)用于如何做到“節(jié)”。然而進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，“開源”也漸漸被自動(dòng)化領(lǐng)域所注意。新能源戰(zhàn)略作為國家“兩個(gè)一百年”戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃之一，已經(jīng)成為未來發(fā)展的新方向。在負(fù)載終端側(cè)，大量低功耗單片機(jī)的應(yīng)用，也讓傳統(tǒng)邏輯門集成電路處在淘汰邊緣。由此可見，新能源的大規(guī)模，智能化應(yīng)用將是未來的發(fā)展趨勢。

4 結(jié)束語

節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境是我們國家重點(diǎn)戰(zhàn)略，也是電力系統(tǒng)、電氣自動(dòng)化學(xué)科的重點(diǎn)攻堅(jiān)領(lǐng)域。在宏觀上，要從社會(huì)整體角度提高城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高電力布局水平;從設(shè)計(jì)上，設(shè)備質(zhì)量、材料是否有利于環(huán)保、有利于長遠(yuǎn)發(fā)展的角度，提高監(jiān)督與指導(dǎo)力度，提升社會(huì)整體的節(jié)能降耗水平;在微觀上，要認(rèn)清節(jié)能就是提效，要用發(fā)展的眼光來規(guī)劃電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置，力求電氣自動(dòng)化體系科學(xué)有效;在工作上，定期檢查設(shè)備設(shè)施，做好技術(shù)人才與維修人員的培訓(xùn)與教育，樹立節(jié)能環(huán)保的良好工作作風(fēng)，促進(jìn)電氣節(jié)能工作的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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