電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)分析

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司城步縣供電分公司 湖南 城步 422500)

電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)分析

張立明

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司城步縣供電分公司湖南城步422500)

電氣自動(dòng)化是直到20 世紀(jì)50 年代左右才逐漸引入我國(guó)，經(jīng)過不斷發(fā)展與改進(jìn)，目前在在工業(yè)、農(nóng)業(yè)或是商業(yè)等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，對(duì)于我們的社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，及生產(chǎn)和生活都有著十分重要的影響。而在社會(huì)節(jié)約型、環(huán)境友好型發(fā)展的社會(huì)大背景下，節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的加入成為電氣工程企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的必然條件。本文以電氣工程自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用中存在的問題及改進(jìn)意見進(jìn)行分析，希望能給相關(guān)工作帶來幫助。

電氣自動(dòng)化工程； 節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用

一、引言

電氣工程的自動(dòng)化發(fā)展已經(jīng)成為電氣工程發(fā)展的基礎(chǔ)，對(duì)人們的生活帶來很多益處。盡管在這項(xiàng)技術(shù)上我們?nèi)〉昧瞬簧俚倪M(jìn)步和重大的突破，但是因?yàn)闀r(shí)代的腳步不斷向前加快，科技在發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)也需要持續(xù)不斷地創(chuàng)新和完善，才能滿足各個(gè)領(lǐng)域不同的需求。電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用極大地減少電氣能耗，緩解國(guó)家能源緊張的現(xiàn)狀，在減輕電力生產(chǎn)造成的環(huán)境污染問題的同時(shí)也減輕了電網(wǎng)的運(yùn)行負(fù)荷，提高電力供應(yīng)的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)于企業(yè)自身而言，也節(jié)省一筆生產(chǎn)投資，提高了工作效率，因此必須給予重視。

二、電氣自動(dòng)化中節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

電氣自動(dòng)化是目前電氣信息領(lǐng)域最為先進(jìn)的學(xué)科，不僅能夠提高工作效率，減輕工作人員負(fù)擔(dān)，降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，而且能夠改善員工工作環(huán)境，促進(jìn)企業(yè)向著更加現(xiàn)代化的方向發(fā)展。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和城市化建設(shè)的進(jìn)步，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新思路，也是我國(guó)低碳生活中的重要組成部分，電氣自動(dòng)化作為我國(guó)重要的電氣產(chǎn)業(yè)，應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)利用新能源，并且推廣節(jié)能減排技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。通過科學(xué)合理的節(jié)能減排能夠減少能源消耗，降低污染物排放量，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的保護(hù)，緩解我國(guó)能源短缺與環(huán)境污染的危機(jī)，提高人們生活質(zhì)量，對(duì)電氣自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展有重要意義。綜上所述，在我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展背景下，電氣自動(dòng)化應(yīng)當(dāng)大力推進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)，降低廢氣和各類污染物的排放量，積極開發(fā)利用新能源，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

三、電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)原則

(一)安全性。電氣自動(dòng)節(jié)能設(shè)計(jì)不能將全部精力集中在節(jié)能上，安全性是電力自動(dòng)化設(shè)計(jì)的前提要求，電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)也要重視安全工作，確保電氣設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間安全可靠的運(yùn)行，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作人員的生命安全。

(二)兼容性。可拓展性是指電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)要能夠?qū)ο到y(tǒng)中的老化設(shè)備提供有效的更新，確保系統(tǒng)中原有的滿足技能性能要求的老舊電氣設(shè)備能夠在維修之后正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要節(jié)能，也要節(jié)約，充分利用原有的滿足節(jié)能性能要求的設(shè)備，節(jié)省電自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)的投入，而一些高能耗的老舊設(shè)備則應(yīng)該及時(shí)淘汰，保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的整體節(jié)能性能。

(三)先進(jìn)性。科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，工業(yè)控制和電氣自動(dòng)化技術(shù)也快速發(fā)展，智能技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等先進(jìn)的電子自動(dòng)化技術(shù)給工業(yè)控制帶來了更多的可能，電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)也要充分利用各種先進(jìn)的新技術(shù)，保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備的先進(jìn)性，提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行效率，控制運(yùn)行維護(hù)成本。

(四)環(huán)保性能。電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)也要重視系統(tǒng)的環(huán)保性能，電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)工作實(shí)踐中，要根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)使用各種環(huán)保技術(shù)，對(duì)電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境可能造成的影響及進(jìn)行客觀評(píng)估，節(jié)約資源，減少對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境的影響。

四、電氣自動(dòng)化中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

(一)合理選擇變壓器。變壓器是電氣自動(dòng)化工程中的重要組成部分，負(fù)責(zé)電壓、電流的轉(zhuǎn)換，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行有重要意義。變壓器也是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)耗能的主要來源，其運(yùn)行會(huì)耗費(fèi)大量的能源，即使變壓器處于空載狀態(tài)也會(huì)耗費(fèi)一定的能源，所以應(yīng)當(dāng)對(duì)變壓器進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，保證變壓器質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)對(duì)變壓器材料進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與改進(jìn)，降低材料成本，并且在保證變壓器正常運(yùn)行的情況下，達(dá)到節(jié)能減排的效果。同時(shí)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，節(jié)能變壓器逐漸受到廣泛應(yīng)用與關(guān)注，電氣自動(dòng)化工程應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)利用先進(jìn)的節(jié)能變壓器，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。

(二)無功補(bǔ)償技術(shù)。電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，配電設(shè)備中的無功功率占有較大的容量，所以存在較為嚴(yán)重的電能耗損的情況，不僅影響到電壓，還對(duì)整個(gè)電能的質(zhì)量造成不良的影響。對(duì)使用者來說，無功功率主要表現(xiàn)在功率低，尤其是當(dāng)功率過低的時(shí)候，用戶需要向相關(guān)部門繳納一定的罰款，因此如果說能夠使用合適的無功補(bǔ)償設(shè)備，就可以保證功率的平衡，有效提高供電質(zhì)量。工作人員在操作中要盡量減少對(duì)電能不必要的耗損，從而確保電氣工程的安全運(yùn)行。如果導(dǎo)線受到電阻的影響，那么由電機(jī)產(chǎn)生的電能就不能被變壓器更好的吸收，同時(shí)沒被吸收的那些電能在電流傳輸?shù)倪^程中會(huì)被釋放出來。同時(shí)由于無功功率產(chǎn)生了一定的作用，因此可以讓電容器和無功功率進(jìn)行抵消。利用電氣相關(guān)設(shè)備在進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)候，有幾處要格外注意：(1)利用電容器在進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候，一定要根據(jù)電壓容量，電壓負(fù)荷，自然功率，目標(biāo)功率等參數(shù)來確定電容器的容量，同時(shí)如果在無功補(bǔ)償?shù)沫h(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了諧波，需要通過串聯(lián)定量電抗器來消除諧波；(2) 以參數(shù)的物理量來確定無功的電流，功率的參數(shù)，從而有效避免投切振蕩現(xiàn)象。

(三)濾波器。隨著電氣工程工作程序的日益復(fù)雜化，產(chǎn)生諧波電流的電氣設(shè)備不斷增加。在這類設(shè)備工作過程中，其諧波電流會(huì)產(chǎn)生一定的電壓，當(dāng)電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間處于這種環(huán)境時(shí)，電壓會(huì)對(duì)抗電網(wǎng)電流，容易出現(xiàn)電壓畸變問題。為了降低系統(tǒng)誤操作率，必須進(jìn)行諧波電流的有效性消除，這需要進(jìn)行濾波器的使用，減少設(shè)備諧波。通過對(duì)合適的濾波器的選擇，可以消除電流傳輸中的諧波。比較常見的濾波器包括有源濾波器、帶阻濾波器等，有源濾波器具備良好的動(dòng)態(tài)性能，其反應(yīng)速度較快，在無功補(bǔ)償環(huán)境下，能夠?qū)崿F(xiàn)諧波的有效性消除。在實(shí)際工作中，有源濾波器進(jìn)行了并聯(lián)模式的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電能范圍的擴(kuò)展。通過對(duì)過濾諧波的使用，有源濾波器的諧波消除效率提升，能夠有效避免誤操作問題的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了電能運(yùn)作效率的增強(qiáng)，確保電氣設(shè)備無功補(bǔ)償達(dá)到最好的工作效果，滿足了設(shè)備節(jié)能性的要求。

(四)變壓器與高效光源的應(yīng)用。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該選擇節(jié)能型變壓器，控制變壓器運(yùn)行的功率損耗，同時(shí)平衡三相電流，進(jìn)一步降低變壓器功耗，可以使用自動(dòng)補(bǔ)償裝置以及三相四線設(shè)備連接三相電源，消除相間不平衡負(fù)荷。對(duì)于一些大型企業(yè)，需要用到較多的照明設(shè)備，非技能型燈具也會(huì)造成客觀的電能浪費(fèi)，因此在照明設(shè)計(jì)時(shí)也要形成節(jié)能意識(shí)，節(jié)能性能、經(jīng)濟(jì)性以及實(shí)用性兼顧，使用節(jié)能型高效光源。

五、結(jié)束語

總體而言，電氣工程的自動(dòng)化發(fā)展已經(jīng)成為電氣工程發(fā)展的基礎(chǔ)，而節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用則是占據(jù)更大市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的必然條件。應(yīng)用到合理有效的節(jié)能設(shè)計(jì)能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來更長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展空間，也是為了響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。雖然我國(guó)現(xiàn)階段在電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)中取得了顯著的進(jìn)步，但是仍存在著很大的發(fā)展空間，需要不斷優(yōu)化配電設(shè)計(jì)，在科學(xué)利用電力資源的同時(shí)，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并最終達(dá)到節(jié)能的目的。

[1]張玉果，陳蘭澤，崔曉靜． 淺談電氣工程自動(dòng)化信息技術(shù)及其節(jié)能設(shè)計(jì)[J]． 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017( 16).

[2]王云.電氣工程中建筑電氣自動(dòng)化的應(yīng)用研究[A].2017 年8 月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].《建筑科技與管理》組委會(huì)，2017：1.

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張立明(1969.8-)，男，大專，高級(jí)工，助理工程師，從事電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化工作。