節(jié)能技術(shù)在低壓電氣自動化中的應(yīng)用

蔣楊 宋曉西 趙國強 李宏坤

摘? 要：隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動化技術(shù)普遍應(yīng)用于電氣工程中。電器設(shè)計作為電氣工程的核心環(huán)節(jié)，對其進行優(yōu)化設(shè)計，能夠直接提高電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，同時為企業(yè)帶來更大的利潤效益。基于此，該文以電氣自動化為切入點，針對其相關(guān)的節(jié)能設(shè)計進行分析，旨在完善電氣自動化系統(tǒng)對相關(guān)從業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計;電氣自動化;變壓器

中圖分類號： TU111? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

在各行業(yè)領(lǐng)域高速發(fā)展的背景下，對電力資源的需求程度在不斷提升，電力企業(yè)既要解決電能資源浪費的問題，還要控制電路的超負荷情況。因此，對電氣自動化進行優(yōu)化設(shè)計已經(jīng)成為重要的工作，在開展電氣工程節(jié)能設(shè)計時，需要將合理及節(jié)能作為主要原則，這樣才能達到設(shè)計的目的。

1 電氣自動化技術(shù)

在國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針中，節(jié)能減排始終是重要組成部分，電力資源作為推動國家經(jīng)濟建設(shè)的主要能源之一，必須針對運行模式與流程進行優(yōu)化革新，并且不斷使用先進技術(shù)，這樣才能達到高效、節(jié)能的應(yīng)用效果[1]。此外，在工業(yè)領(lǐng)域多數(shù)生產(chǎn)中，智能電氣化技術(shù)都發(fā)揮了自身的優(yōu)勢與作用，不僅能夠按照需求進行供配電，還能夠針對電力故障進行處理，對整體工作環(huán)境進行優(yōu)化，在此過程中電氣自動化技術(shù)也逐漸體現(xiàn)出重要性。

在今后的發(fā)展中，高新技術(shù)必然占據(jù)主導地位，尤其是在自動化領(lǐng)域中，如何使自動化技術(shù)更加智能化，這也是今后的研究方向。因此，將電氣自動化技術(shù)與節(jié)能設(shè)計技術(shù)進行結(jié)合，一方面可以保證工業(yè)的正常運轉(zhuǎn)，同時可以減少大量能源損耗。

2 電氣自動化中節(jié)能設(shè)計技術(shù)的重要作用

我國工業(yè)領(lǐng)域中的多數(shù)應(yīng)用設(shè)備都已經(jīng)達到了電氣自動化水平，同時該技術(shù)也與人們的關(guān)系越來越密切，在生活中隨處可見電氣自動化技術(shù)的產(chǎn)品與儀器，這也直接體現(xiàn)出電氣自動化技術(shù)在促進社會發(fā)展中的重要性[2]。此外，電氣自動化技術(shù)還要向更高端的方向發(fā)展，利用自身技術(shù)的突破與革新，為人們的工作與生活提供更多的便捷服務(wù)。

從電氣自動化技術(shù)技能設(shè)計的應(yīng)用效果來看，不僅可以盡量避免供電緊張問題，還可以解決輸電受阻的相關(guān)問題，尤其是在促進工業(yè)生產(chǎn)時，電氣自動化節(jié)能技術(shù)可以保證各類電氣設(shè)備儀器的穩(wěn)定運行，這種節(jié)能的運行模式也可以降低設(shè)備運行強度，降低各類設(shè)備故障的發(fā)生概率[3]。

3 節(jié)能技術(shù)在電氣自動化中的實際應(yīng)用

3.1 革新變壓器節(jié)能設(shè)計技術(shù)

變壓器是電氣自動化中的重要設(shè)備，需要根據(jù)實際供電需求對電流與電壓進行轉(zhuǎn)換，在此過程中需要損耗大量能源，而且在空載運行狀態(tài)下，為了保證變壓器的運行狀態(tài)，也要消耗一定的電力能源。因此，在針對電氣自動化進行節(jié)能設(shè)計時，首先要解決變壓器的耗電問題，這樣才能落實各項節(jié)能措施，具體從以下4個方面展開。1）針對變壓器的應(yīng)用材料進行節(jié)能設(shè)計，以此來避免變壓器型材產(chǎn)生的大量能耗。例如，在電壓器的設(shè)計及制造環(huán)節(jié)，硅銅片與相關(guān)絕緣材料的搭配不合理，便會導致變壓器在使用中產(chǎn)生不必要的損耗[4]。因此，在滿足供電需求的前提下，針對變壓器的材料與運行介質(zhì)進行科學選擇，這樣可以達到降低運行成本與實現(xiàn)變壓器節(jié)能的雙目標。2）銅材作為變壓器的主要部分，其自身應(yīng)用質(zhì)量與直接影響到變壓器的供電效率，針對變壓器相關(guān)的電線與電柜材質(zhì)進行替換，調(diào)整為性能良好的銅材，并且采用換位導線措施，這樣在變壓器運行與空載時都可以起到良好的節(jié)能效果。3）當前市場中的多數(shù)變壓器都在應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，從而保證電氣自動化的穩(wěn)定運行，例如S10以及S11等型號的變壓器，都是具備傳統(tǒng)變壓器的運行特點，并且在節(jié)能方面也有良好的應(yīng)用效果。而從變壓器運行角度出發(fā)，針對節(jié)能變壓器之間的線路材質(zhì)提出要求，這樣可以有效避免線路與變壓器長期運行后的故障概率，為后續(xù)的檢修與維護工作提供便利。4）在針對變壓器應(yīng)用節(jié)能設(shè)計技術(shù)時，還可以從擺放位置入手，盡量將變壓器擺放到電力消耗的中心點位，這樣可以減少電力能源的傳輸距離，同時可以避免空載狀態(tài)下的電能損耗。例如在寫字樓與工廠中，將變壓器與輔助設(shè)備的位置調(diào)整到中間區(qū)域，不僅可以減少布線長度，還能夠從資源節(jié)能控制方面起到良好的應(yīng)用效果，從而保證電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量與效率。

3.2 積極應(yīng)用變頻調(diào)速優(yōu)勢

將變頻調(diào)速應(yīng)用到自動化技術(shù)中，也可以起到良好的節(jié)能效果，例如在高壓風機電動機系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計中，針對其節(jié)能率進行調(diào)控，結(jié)果見表1。可以緩解電氣工程的超負荷運行情況，通常情況下都會將節(jié)能率控制到55.30%左右。此外，根據(jù)具體的節(jié)能效果，還要針對風流量與風速的比例關(guān)系進行計算，例如當電網(wǎng)總系統(tǒng)的輸出功率為447.2 kW時，節(jié)能率可以達到55.30%，假設(shè)電網(wǎng)系統(tǒng)在這種節(jié)能模式中運行300 d，則可以計算出變頻調(diào)速技術(shù)在此過程中可以節(jié)能39 800 kW/h。然而如果系統(tǒng)整體采取耦合運行方式的話，節(jié)能率可能保持在33.14%左右，也就是638.7 kW，節(jié)能率為36.13%如果按照全年風機的工作時長為300 d，那么使用液力耦合器的情況下一共節(jié)能26 000 kW·h。?

3.3 合理控制電能傳輸損耗

電力能源在傳輸過程中，會受到線路導線的電阻影響，從而造成一定的電能損耗，并且使有功功率值降低[5]。但是，要想針對線路中的電流進行調(diào)整的難度較高，想要將節(jié)能設(shè)計技術(shù)應(yīng)用到能源傳輸工作中，可以對導線電阻值進行調(diào)整，例如通過降低電阻值來避免電能損耗，導線的電阻數(shù)值與導線橫截面為反比例關(guān)系，而且導線的導線數(shù)值及導電效果與導線長度為正比例關(guān)系。因此，想要科學地調(diào)整線路導線的電阻值，可以從4個方面入手。1）選擇電導率較低的材質(zhì)作為導線材料，這樣可以從材質(zhì)方面達到節(jié)能效果。2）盡量縮短導線傳輸距離，在節(jié)能設(shè)計中采取直線連接策略，這樣可以從傳輸方面達到節(jié)能效果。3）對變壓器的安裝位置進行調(diào)整，以此來減少變壓器導線的距離。4）由于橫截面與電阻值成反比，可以選擇橫截面較大的導線，這樣可以達到有效的節(jié)能效果。

3.4 科學應(yīng)用無功補償

在電氣自動化技術(shù)中，科學地應(yīng)用無功補償也能夠起到一定的節(jié)能效果，多數(shù)電力設(shè)備例如電動機、變壓器等在運行過程中都處于感性負載的范疇中，其作業(yè)原理就是圍繞電磁感應(yīng)所展開的，并且在電力能源的傳輸過程中，當周期內(nèi)的功率數(shù)值處于正常范圍時，便會產(chǎn)生相應(yīng)的無功功率，這時采用節(jié)能設(shè)計技術(shù)對無功損耗進行補償，可以保證線路中電力能源的充裕性[6]。具體可以從4個方面展開工作。1）針對工業(yè)設(shè)備的運行參數(shù)與電氣自動化需求進行分析，針對其無功功率數(shù)值進行設(shè)定，這樣可以從電容數(shù)值與負荷量等方面進行滿足。2）嚴格按照電網(wǎng)運行體系來進行電氣自動化的節(jié)能設(shè)計，委派專門檢修人員對線路設(shè)備的無功運行情況進行檢查，并且結(jié)合線路情況進行調(diào)整，當線路整體負荷量較大時，可以采用動態(tài)補償方式;當線路整體負荷量較小時，可以采用靜態(tài)補償方式。3）為了體現(xiàn)出補償作業(yè)的技能功效，還可以采用跟蹤面廣泛的模糊投切方式，以此來分擔超負荷線路的供電壓力。4）最后還要從線路與設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)入手，避免設(shè)備震動造成的無功補償影響，對電氣自動化的節(jié)能設(shè)計提供保證。

3.5 適當添加有源濾波器

在電氣自動化供電體系中，當電力設(shè)備發(fā)生故障問題時會形成一系列的誤動作，這時線路不穩(wěn)定運行產(chǎn)生的諧波造成的影響。如果未能及時處理，電力諧波將會產(chǎn)生以下危害。1）在發(fā)電輸電各環(huán)節(jié)中加劇線路與設(shè)備的老化程度，而且還會導致設(shè)備運行中產(chǎn)生大量噪聲。2）電氣工程中的繼電保護裝置運行質(zhì)量也會受到影響，無法為電氣自動化技術(shù)提供保障。3）對計量儀器的運行情況造成影響。4）阻礙通信設(shè)備的正常運行。5）對電機設(shè)備造成影響以及出現(xiàn)諧波過電壓等現(xiàn)象。因此，為了保證節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用效果，可以搭配相應(yīng)的有源濾波器，在多數(shù)電力系統(tǒng)中，電力設(shè)備數(shù)量增加時，出現(xiàn)諧波的頻率也會隨之增加，而有源濾波器不僅可以防止諧波與設(shè)備電壓的融合，還能夠從本質(zhì)上控制濾波的擴散程度，這樣可以保證電氣自動化的運行質(zhì)量與節(jié)能設(shè)計效果，同時對無功功率的補償效果起到促進作用。

4 結(jié)論

采用現(xiàn)代化技術(shù)對傳統(tǒng)電氣工程進行優(yōu)化，不僅可以減少電力能源在傳輸與應(yīng)用中的損耗，而且能夠起到節(jié)能的作用。因此，該文針對電氣自動化中節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用進行研究，首先說明了電氣自動化技術(shù)，其次明確了應(yīng)用節(jié)能設(shè)計技術(shù)的重要性，最后針對電氣自動化提出相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計措施，具體為革新變壓器節(jié)能設(shè)計技術(shù)、合理控制電能傳輸損耗、科學應(yīng)用無功補償、適當添加有源濾波器，這樣才能將節(jié)能設(shè)計落到實處，保證電能輸送全線的節(jié)能應(yīng)用效果。

參考文獻

[1]趙家敏.電氣自動化中節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016，231（2）：157-158.

[2]劉惠江，李小泉.探析電氣自動化節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量，2016（7）：388.

[3]姜廣政.電氣自動化中的節(jié)能技術(shù)使用探析[J].職業(yè)，2018，480（18）：118-119.

[4]楊先明.電氣自動化設(shè)備中PLC變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用淺述[J].數(shù)字化用戶，2019，25（4）：76.

[5]張曉艷.電氣自動化中的節(jié)能技術(shù)使用探析[J].世界有色金屬，2018（12）：144-145.

[6]黃平.節(jié)能技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機，2019，50（7）：142.