電氣自動化的節能設計技術的研究

李 偉

（定州伊利乳業有限責任公司，河北 定州 073000）

現如今能源問題已經成為全球人們關注的重點。能源問題對于一個國家的可持續發展有重要意義。我國電氣自動化行業在發展的過程中，涉及的節能環保問題也越來越嚴峻，將節能設計技術有效融入到電氣自動化行業中，對于推動我國社會經濟的可持續發展有重要意義。

1 電氣自動化節能設計應遵循的原則

1.1 秉持國家環保要求

電氣自動化節能設計技術要嚴格遵守國家環保要求。提高能源利用的方便性和實用性是國家能源具體要求。除此之外，還需要選擇節能環保型的電氣材料。電氣自動化設備的使用是有具體年限要求的，因此一旦設備接近最大使用年限，則需要定期更換，淘汰老舊的電氣設備，以免設備老舊導致能源過度消耗。因此電氣自動化設計人員在一開始就需要對上述問題全面考慮，結合企業實際生產要求，選擇最佳節能環保材料，確保所使用的材料可循環使用，降低企業生產上的投入。

1.2 秉持綠色環保安全用電要求

電氣自動化在設計節能減排技術時，需要秉持綠色環保安全用電的設計要求，提高綠色資源的應用效率。舉例來說，國家可以積極發展太陽能技術，太陽能作為一種清潔可再生能源，對于電氣自動化節能設計技術的發展來說具有重要意義。此種能源可在確保安全用電的基礎上，實現節能減排目標。

1.3 秉持提升經濟效益原則

電氣自動化設計人員在節能減排原則的基礎上，還要確保企業獲取更多的經濟效益。目前節能減排技術人員在設計上還存在一定的誤區，認為電氣消耗程度越低，對于企業起來在節能減排上的投入成本就越高，此種片面的認識不符合節能發展理念。因此在節能技術的設計問題上，需要設計人員提前做好相應的規劃，將設備的改造經費控制在合理范圍，在確保設備安全運行的前提下，實現節能減排目標[1]。

2 節能設計技術在電氣自動化中應用研究情況

2.1 選擇最佳的無功補償設備

無功補償設備不僅可以將變壓器的輸電消耗減小，還可以將設備的運轉效率提升。無功補償設備對于電氣自動化來說是非常重要的，可在保障供電質量的情況下，實現節能減排目標。因此在使用無功補償設備時，需要設定好正確的參數，如電壓量等，確保所選的無功補償設備與電網實際運行情況和補償線路情況相符。對于無功補償線路來說需要工作人員做好統計工作。此外，無功補償設備的選擇可以采用投切的方式來選擇，結合相應的安裝標準確定最佳的無功補償設備[2]。

2.2 降低電網損傷和能源消耗

電網運行中非常重要的問題就是盡可能降低運行中的損耗，減少對能源的消耗。電力系統中在傳輸電力時，可借助降低電阻值的方式促使電能消耗降低。電力系統中電阻率降低，整個系統的功率消耗也會降低。電阻值與導向材料有直接的關系，因此，在選擇導向材料時需要選擇電阻值較低的導向材料。對于長度較大的導線來說，可以將導線的寬度適當增加，起到降低電阻值，進而降低能源消耗的目的。

2.3 變壓器電壓提升，降低能耗

電氣自動化節能設計效果與變壓器有直接的關系。電氣自動化系統中變壓器的主要功能是促使裝置中的電壓和電流進行交換。電磁感應是變壓器主要工作原理，在輸送能源的過程中，電壓值與電壓損耗呈反比關系，因此設計人員可以在適當增加電壓值的基礎上，實現降低能耗的目標。電氣自動化中的使用的變壓器需要秉持節能環保的原則，以單相自動補償變壓器和三相四線制變壓器為主，對以上兩種變壓器進行技術改造實現節能減排目標[3]。

2.4 努力提升功率因數

功率因數與變壓器和線路損耗有重要的關系。在提高功率因數的基礎上可以降低線路和變壓器損耗。提高功率因數可以從以下幾方面考慮，一是使用靜電電容器，該設備可以發揮補償作用。在就地補償和集中補償相結合的基礎上進行無功補償。高壓電容器是高壓用電設備和變壓器主要的補償設備，要求其功率因數超過0.9。對于無功率超過100KVar且供電點遠的用電設備需要采取就地補償防治。剩余變電所低壓則采取集中不補償方式。在設計中要求集中補償功率因數和就地補償功率因數分別大于0.95和0.85。二是縮減用電設備無功損耗，將功率因數提升。耗用無用功率的主要設備為異步電動機和變壓器。電氣自動化生產中需要工作人員避免變壓器空載或輕載問題，降低變壓器的無功損害。對于異步電動機或者同步電動機也需要避免其空載問題，盡可能提高其負載率，將功率因數提升[4]。

2.5 抑制諧波的產生

非線性阻抗特性諧波源負荷在民用建筑電氣設備中較為常見。據相關資料研究顯示諧波損耗占整個系統損耗的三分之一，可見抑制諧波產生是節能降耗的有效措施。其中電氣自動化系統中抑制諧波的產生可以從以下幾方面分析，一是將濾波器安裝上，且要注意濾波器的安裝條件。濾波器適合安裝在自然功率因數較低且需要做電容補償的配電系統中。濾波器可以將電流畸變情況降低，能有效避免設備和饋線過載問題，確保設備運行的靈敏度。此外，科學使用有源濾波器可以避免電網連接的電氣設備出現故障。電氣自動化節能設計技術在使用的過程中，會由于某些失誤動作導致電氣設備的數量增加，促使大量諧波的出現。這些諧波受電網阻抗作用的影響會出現電壓重復等問題，進而促使電壓出現畸變。該問題未及時解決的情況下，會促使電氣設備出現一系列的故障。而科學使用有源濾波器正可以解決上述問題，顯著提升電氣設備的運行效率。比如配電系統中有相對集中的大容量非線性負載時，可以選擇無源濾波器。配電系統中有相對集中的大容量非線性負載且負載變化較為明顯時可以選擇有源濾波器。而有源濾波器和無源濾波器混合使用的情況為配電系統中有相對集中穩定運行的大容量非線性負載，且此種非線性負載的變化情況較為顯著。上述情況下可以采用有源和無源混合型濾波器。其中有源低通濾波器的電路圖見圖1。除了采用濾波器來抑制諧波外，工作人員也可以采取有效的技術來抑制配電系統中諧波問題。比如可以將D·yn11型聯接用于普通民用建筑配電變壓器組中，對于諧波產生較為嚴重的場所可以采用D·yz5型聯接；TN-S制可以被用在公共建筑配電系統接地保護中，起到降低諧波干擾接地線路的作用；在配電系統上游盡可能放置非線性負載，以免諧波對下游造成的干擾作用；對于諧波較為嚴重且大功率設備可以采用不同母線供電模式，并將線路電抗器安裝在供電線路上，起到增大供電線路阻抗，抑制諧波的目的[5-6]。

圖1 有源低通濾波器的電路圖

2.6 促使電氣自動化節能技術和光伏設備有效結合

光伏產業從目前的發展形勢來說，未來的發展空間是非常大的，所呈現出來的競爭優勢也較為明顯。積極將電氣自動化節能設計技術與光伏設備結合在一起是未來的發展趨勢，兩者之間有效結合可以將節能環保工作效率顯著提升。近幾年來我國環保指標呈現出不斷上升的趨勢，光伏產業也形成了自己特有的環保系統。因此光伏產業與電氣自動化節能技術可以以節能減排為主線，推動兩者之間的合作。只有這樣才能促使我國電力行業又好又快地發展。

3 結束語

綜上所述，人們生活質量在不斷提升的過程中，對于電能的需求也不斷增多。電氣自動化行業積極融入節能減排技術，可在滿足人們用電高需求的前提下，降低能源消耗。因此今后的研究人員需要加強對節能減排設計技術的深入性研究，加快我國電氣自動化行業的可持續發展。