電氣自動化工程中的節能設計技術淺析

蔡宇航

百威英博哈爾濱啤酒有限公司 150030

電氣自動化工程中的節能設計技術淺析

蔡宇航

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在電力技術和自動化技術水平不斷提升的基礎上，我國的電氣自動化工程得到了快速的發展，目前電氣自動化已經被廣泛應用在社會生產的各個領域，為企業生產和人們的生活帶來極大便利。為了能夠進一步提高電氣自動化工程的社會效益和節能效益，我們還需要繼續改進和提升電氣自動化的應用設計技術。現本文就主要探討了與電氣自動化節能技術相關的一些問題，以供參考。

電氣自動化；節能；優化設計；濾波器

目前在城市電網系統的建設中，電氣自動化工程已經成為不可或缺的重要內容。并且隨著電網規模和電容的日益擴大，電氣自動化工程中的變頻器與整流器也越來越多，這就會使電網中產生較大的諧波，給電網系統的正常運行帶來嚴重威脅，另外，大量的諧波還會消耗較多的電力，造成能源浪費現象。因而我們在設計電氣自動化工程時，應該充分考慮到諧波的問題，并積極采取改進措施來實現節能設計。以下本文就從電氣自動化工程設計原則入手，來探討電氣自動化工程中的節能設計技術。

1、電氣自動化工程的節能設計原則

1.1 不斷優化供配電系統設計

由于電氣自動化系統的正常運行是需要有足夠的動力支持的，因此做好電氣自動化系統的供配電設計系統是非常有必要的。在供配電系統的設計中，要求充分考慮到電氣設備的負荷容量和對供電可靠性的要求，還要全面考慮電氣設備的用電安全問題，包括線路的安全與設備的運行安全。同時，還要做好電氣設備供配電系統的防雷、防靜電、防浪涌等設計，以確保供配電系統既能滿足電氣設備的用電需求，又符合國家規定的相關安全技術條例，實現電能的合理利用，從而獲得一定的節能效益。

1.2 加強電氣設備管理，提高設備的運行效率

在實際的電氣自動化工程系統運行中，很多電氣設備并不是一直保持最高功率的運行狀態，很多時候電氣設備的運行都低于額定功率，但其所消耗的電能還是一樣多，這就造成了大量的電能浪費，因此我們可以通過加強電氣設備管理來提高其運行效率，通過無功補償、均衡負荷等措施來調節設備的運行狀態，達到節能效果。

1.3 設計合理的負荷系數

在電氣自動化設計中，對負荷系數的合理設計可以有效的提高數何必利用率和負荷率。但要在能夠滿足電氣工程的需求基礎上進行安全設計，對一些用電較為特殊的電氣設備，應該根據實際情況進行相應的系數調整，從而達到節能效益。

2、電氣自動化工程中的節能技術方法

由于目前我國的能源短缺現象較為嚴重，城市發展對電力的需求量越來越大，部分城市已經出現了電力供不應求的局面，而不得不從其他地區調配電力以保持城市供電。在這種緊張的用電形勢下，如何提高電力的使用效率，減少能源浪費就成為電氣設計人員最關注的問題。以下筆者就結合自己的工作體會，來介紹幾種電氣自動化工程中的節能技術方法，具體有以下幾點：

2.1 減少電能傳輸的損耗

電路線路上必然會存在電阻，因此只要有電流通過線路就會產生有功功率能耗，對于這樣一種形式的能量損失，我們就需要根據其能耗的機理來進行設計處理，考慮到線路上的電流是不允許改變的，因此就只能夠在線路的電阻上做文章，也就是說，只要能夠在不影響線路正常運行的狀況下減小線路上的電阻，就能夠有效的起到節能的作用。我們更進一步的來探討，與線路電阻有關的是線路自身的電導、線路截面和線路的長度，相應的節能方式也就可以分為三個大類：一是選用電導率比較小的金屬材質來作為線路的輸電導線；二是盡可能的減少線路的長度，這一點可以通過線路少走彎路、不走回頭路來實現；三是適當的增大導線截面的面積。

2.2 無功補償

在電氣自動化系統中，無功功率占有供配電設備的很大一部分容量，因此增大了線路的損耗，從而造成電網的電壓下降，從而大幅度影響到電能質量和電網的經濟運行。因此，為了實現無功就地平衡，減少損耗，可以選用恰當的無功補償設備，這樣也能夠有效提高社會和經濟的雙重效益。具體而言，對無功補償設備有以下幾點要求：一是在使用電容器補償時，電容器容量的確定應該根據具體參數，如目標功率因數、配電電壓的容量、負荷等等，通過對這些參數的計算來確定；二是為了達到良好的補償效果，應該采用集調節平滑、跟蹤準確、適應面廣等優點為一體的模糊投切方式，因為以前的補償電容組中電容器的分擔方式、投切開關的方式、按編碼配置的方式、按比例分配的方式等，都不能達到現在我們想要的補償效果；三是最好選擇無功功率作為投切參數物理量，以有效防止投切振蕩、無功倒送等情況的發生。此外，無功補償裝置最好就地安裝，實行就地補償，這樣才能使線路上的無功傳輸減少，達到節能的目的。

2.3 使用有源濾波器

為了有效避免與電網聯結電氣設備的誤動作，就必須消除諧波，而消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。誤動作主要是由于電氣設備數量的增加，產生的諧波越來越多，又由于這些諧波電流在電網阻抗上產生的電壓與基波電壓重疊，就會引起電壓的畸變，從而造成電氣設備產生誤動作。概括起來，有源濾波器主要以下特性：具有優異的動態性能；反應快；能使功率范圍更寬大等，能使無功補償達到更好的效果。一般情況下，采用有源濾波器對產生的諧波進行過濾，在電氣設備誤操作之前就能夠將其阻止，使電氣設備的運行更加有效率，從而達到節能的目的。

2.4 選擇電壓等級

電壓等級的合理配置同樣能夠起到較好的節能效果，一方面是處理好高壓和低壓配電的電壓等級選擇，另一方面就是在進行供電電壓的確定時，需要綜合性的考慮多方面的影響因素來進行，包括用電設備的性質、設計的前景規劃、電網的發展計劃以及供電回路的數量等。

2.5 供配電系統的設計

一是盡可能的減少配電的級別，這樣能夠有效的提高供配電系統的穩定性和可靠性；二是要要結合實際的用電狀況來對供配電的狀況進行確定，盡可能的保證變壓器處于負荷的中心位置，這樣就能夠最大程度的降低供電半徑，從而實現電力節能，并且，這樣一種節能方式還能夠一定程度上提高供電的質量。

2.6 提高自然功率因數

在沒有安裝無功補償裝置的供配電系統中，系統所做的有功功率與無功功率的比值一般稱為自然功率因素。提高自然功率因素就是無非就是兩種方法，一是增大有功功率，二是減少無功功率。一般來講，電氣設備的種類可以分為直流設備、電感設備與電容設備，但無論哪一種設備，無功功率的產生都是不可避免的。但是我們卻能夠通過系統自身所具有的超前無功來抵消其在運行中所產生的無功，這樣一來就能夠實現提高自然功率因素的目的。一般可以采取的方法是使用功率因素高的同步電動機，一種是通過安裝電容器來對其進行無功補償。

3、結語

總之，在當前的電氣自動化設計中，實現節能設計是其基本的設計原則之一。在具體的工程實踐中，設計人員應該根據電氣設備的實際需要，做好供配電線路設計，必要時可以安裝無功補償裝置或濾波器，當然也可以采取一些其他的節能措施，來達到節能目的。

[1]柳宏偉.無功補償技術在電氣自動化中的應用[J].黑龍江科技信息,2010(24):18-19

[2]張蘭蘭.電氣自動化節能設計技術應用研究[J].科技致富向導,2012(29)