電氣自動化工程中的節能設計技術淺析

陳 潛

（南昌軌道交通設計研究院有限公司， 江西 南昌 330038）

引言

電能對于人們日常生活來說是必不可少的重要應用資源，人們對于電的依賴性極強，這對于各類電力設備來說也會造成不小的壓力，隨之而來的就是大量諧波現象的出現，破壞城市的電網安全，電網系統的運行出現了大量的消耗情況，難以保障整體配電輸送的安全性。為此，人們開始注重電氣自動化工程中的節能設計技術探索，目的就是能夠有效降低相關事故問題，強化電能傳輸的安全性與穩定性，并實現最終的節能環保理念。

1 電氣工程節能的主要設計原則

1.1 安全性

在對電氣自動化工程展開節能設計技術應用時，必須要始終貫徹安全第一的基礎前提，不論是想要實現節能降耗的目的，還是想要有效提高整體電氣設備的使用效率，都必須要遵循最為基礎的安全性原則，這樣才會促使電氣工程及相關建設企業獲取更為優質良好的運營保障。

1.2 環保性

從更為長遠的角度來分析，電氣自動化工程的節能設計也是對生態環境的一種保護，因此電氣自動化系統須要注重環?；A，盡可能地采用一些低能耗的方法來實現最終的節能效果。

1.3 合理性

在電氣自動化工程節能設計過程中，需要優先重視對負荷系數展開合理性的設計，這樣能夠更為有效地提升設備的整體利用效率和負荷運行效率，而且要在能夠滿足電氣工程自動化運行需求的基礎上，展開相關安全設計，設計人員需要提出多種設計方案，應在多種設計方案當中選擇一種最為合理的設計方案進行實際運用，這樣能夠保障技術與電氣自動化系統的匹配程度，更好地保障整體的運行質量和效率，并最終實現節能環保的目的。

2 電氣自動化工程中的節能設計技術

有效節約資源并保護環境是當前我國長久建設發展的主要戰略方針，而針對電氣自動化工程而言，其中有關節能設計技術的應用也在近年來的發展下備受人們關注。以我國某地區的供電系統節能設計技術應用環節為例，為提高當地區域的輸電配電效率的同時，更要重視當地電能損耗問題，并基于電氣自動化工程，有效展開各項節能設計。

2.1 分析無功補償

在電氣自動化系統運行過程中，無功功率占據著共配電設備絕大比例，這就增大了線路之中的消耗情況，造成電網電壓的極具降低，引發大幅度的電能質量與電網經濟運行效益損耗，為了更有效地對無功進行平衡，并降低損耗情況，可以更科學化地選擇無功補償設備。

無功補償設備的應用和運行要求包含諸多條件；其一，在應用電容補償過程中，電容器的容量必須要精確到具體的參數設置，如果目標功率在因數、配電電壓容量、負荷等方面計算模糊，將會造成消耗加重；其二，想要實現更為優質的補償效果，就必須要應用及調節平滑跟蹤，精確適應面更為廣泛的模糊頭切方法，補償電容組當中電容器所分擔的消耗能量，從而達到更為優質的補償效果。

在選擇優質的補償方法后，應針對無功率作為主要的頭切參數以及物理量，這樣可以防止頭切震蕩和無功倒送等狀況的出現，而且無功補償裝置最好要及時就地安裝，并實行立即補償，這樣才會更好促使線路上的無功傳輸降低，從而實現節能的最終效果。

2.2 設計變壓器節能

電力系統需要將電能源源不斷地發送到電站用戶中，在整體發電過程中，需要經過4～5 級的變壓器，才能夠輸送到低壓用電設備當中。雖然變壓器本身具有較高效率，但隨著數量不斷增多，容量整體較大，在耗能方面也較高。根據現有電站變壓器的數量、容量以及各項參數型號，將變壓器的運行方式進行適當調整，以此來節約對于電能方面的消耗，在具體的調整方式上主要分為以下兩種：

1）要注重變壓器型號的選擇，在展開電網升級改造之前，整體電站運行中的變壓器產品大多是過去所生產的，這些產品在材質上相比于當前時代發展而言較低，整體結構過于落后，可能會引發大量的電能消耗。因此，在電氣自動化工程中展開電網改造時，需要針對變壓器的型號進行適度篩選，要選擇與當前發展相符合的變壓器。

2）要有效確定整體變壓器的運行方式，要應用綜合功率損耗的計算方法進行計算。比如，在某變電站中共有兩臺SCB9/6.3 kV 干式變壓器，那么整體參數值就如表1 所示。

以變壓器的空載和負載狀態下的參數值做比較：

1）變壓器空載狀態下電源側勵磁功率：

2）變壓器額定負載狀態下所消耗的漏磁功率：

因此，需要深入分析變壓器的各項環節參數，根據不同參數對比，具體針對某一環節進行精細化的節能設計。

2.3 應用有源濾波器

為了可以更為有效地避免和電網聯聯結電氣設備之間所產生的錯誤動作情況，就必須要盡可能地減少或消除諧波，想要有效消除諧波，最為直接且時效性的方法，就是要采用源濾波器，所謂的錯誤動作整體產生的原因是因為電氣設備數量的不斷增加，所造成的諧波情況越來越多，這些諧波電流在電網阻抗上所引發的電壓和激波電壓發生了重疊現象，就會引起電壓的變形。而電壓變形情況加重，就會造成電氣設備產生更多的錯誤動作，所以想要在電氣自動化工程中實現節能設計，就必須要應用有源濾波器。

有源濾波器在整體特性上，具備著較為優良的動態性能，較快的反應速度，而且整體的運行功率范圍更為寬廣，可以有效促使無功率補償達到更為優異的狀態。在常規情況下，有效應用源濾波器，對于所引發的諧波情況可以實現過濾處理，而且對諧波波現象可以有效在電氣設備失誤操作之前將這種情況進行有效抑制，并促使電氣設備的運行效率更為順暢，這樣就會實現最終的節能效果。

2.4 降低電能傳輸消耗

在電氣自動化工程當中，有效降低電能傳輸消耗也是實現節能的重要方式。一般來說，電路線路上勢必會形成電阻，所以只要有電流通過線路時就會產生有功功率，進行大范圍的消耗，面對此類形式的能量缺失，必須要按照其消耗機理展開綜合性的設計。

考慮到線路上的電流是不會被改變的，所以就必須要在線路電阻上進行規劃設計。簡單來說，要在不影響線路正常傳輸的情況下，有效降低小線路上的電阻，這樣才能夠實現最終的節能目的。

了解到線路電阻有關的是線路本身的電導、線路截面以及線路的長度。相應的節能方法可以大致劃分為三個類型：選擇電導率較小的金屬材質，作為線路中的主要輸電導線；最大可能去降低線路中的長度，避免電力在傳輸過程當中出現走彎路的情況；合理擴大導線截面的總體面積。

2.5 提升自然功率因數

針對那些沒有安裝無功率補償裝置的供電系統來說，在供電系統當中所做的有功功率和無功功率的比值可以稱之為自然功率因素，想要提升自然功率因素就需要依靠一定的科學方法，而這種方法包含著兩個方面：增大有功功率和減少無功功率。

按照常規來說，電器設備的種類可以劃分為電感設備、電容設備以及直流設備，但是不管是哪一種設備，無功功率的引發都是不可規避的存在，所以我們能夠通過系統自身所具備的超前無功來盡可能地抵消運行過程中所產生的無功，這樣就能夠有效提升自然功率因素。

在整體應用方法上，可有效促使功率因素得以提高，并且電動機的功率效果也會相應提高，而還有一種方法是通過安裝電容器的方式來對其內部的無功功率進行補償，這樣也會達到提升自然功率因素的目的。

3 結語

在新時期的發展下，各個行業都注節能環保理念，而針對電器自動化設計來說，有效實現節能設計是整體計的基本原則之一。因此，在具體的工程建設實踐過程中，專業的設計人員必須要參考電氣設備的真實情況，對電氣自動化工程中的節能設計技術進行深入了解并進行運用，以此有效達到對于電氣自動化工程的節能效果。