對(duì)電氣自動(dòng)化節(jié)能控制設(shè)計(jì)探究

趙志輝 才洪亮 劉云濘

（黑龍江省成瑞新能源有限公司 黑龍江省哈爾濱市 150090）

1 電氣自動(dòng)化中的電氣設(shè)計(jì)

1.1 優(yōu)化配電設(shè)計(jì)

配電設(shè)計(jì)是整個(gè)電力系統(tǒng)中最至關(guān)重要的部分，在進(jìn)行配電設(shè)計(jì)之前各個(gè)方面都要考慮周全。首先要確保整個(gè)電力系統(tǒng)的適用性，使電力系統(tǒng)具有連續(xù)、可靠、穩(wěn)定的性能，還要將控制電氣設(shè)備的方式盡量簡(jiǎn)單、容易化；其次就是要保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性能。優(yōu)化配電設(shè)計(jì)，不僅要考慮電力系統(tǒng)的適應(yīng)性和安全性，還要確保整個(gè)電力系統(tǒng)導(dǎo)線的負(fù)荷能力以及電力系統(tǒng)的防止雷擊以及靜電等各種問(wèn)題的發(fā)生。

1.2 提高電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率

為了提高整個(gè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率，一定要在節(jié)能的前提下挑選設(shè)備，從一開(kāi)始就為節(jié)能打下基礎(chǔ)，除了挑選節(jié)能設(shè)備之外還可以通過(guò)平均分擔(dān)導(dǎo)線的負(fù)荷壓力、治理電壓的不平衡以及減少電氣系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中電路的損耗等方式來(lái)達(dá)到節(jié)能的效果。

2 電氣自動(dòng)化節(jié)能控制設(shè)計(jì)的策略

2.1 供配電節(jié)能

（1）變壓器節(jié)能

變壓器在供配電系統(tǒng)中是非常關(guān)鍵的電氣設(shè)備，變壓器在運(yùn)行中，容易引起電能浪費(fèi)的原因有鐵損、銅損、負(fù)載損耗以及空載損耗等幾大因素。變壓器節(jié)能需要從幾方面實(shí)現(xiàn)，優(yōu)化運(yùn)行管理方式，降低負(fù)載及空載等產(chǎn)生的損耗。空載損耗通常被稱為鐵損，鐵損主要由于變壓器渦流產(chǎn)生的損耗以及鐵芯漏磁產(chǎn)生的損耗等引起的，而空載產(chǎn)生的損耗與變壓器本身的設(shè)計(jì)優(yōu)化有很大關(guān)系，而這種損耗是受變壓器本身的繞組電阻以及相關(guān)電流的電流值影響的，與傳輸?shù)木€路以及線路負(fù)載基本無(wú)關(guān)，盡量變壓器。可見(jiàn)，在選擇變壓器時(shí)，盡量選擇空載損耗小，選用組織小的繞組，運(yùn)行品質(zhì)高的變壓器。

（2）降低線電阻損耗

在電氣電路的傳輸過(guò)程中，電流在通過(guò)線路的電流值保持基本恒定時(shí)，傳輸電流的線路越長(zhǎng)，線路產(chǎn)生的電阻值越大。在電氣自動(dòng)化的實(shí)施設(shè)計(jì)中，從空間和功能上考慮輸電線路長(zhǎng)度達(dá)萬(wàn)米或幾十萬(wàn)米，復(fù)雜交錯(cuò)，所以，在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的電阻損耗也非常高，可見(jiàn)，設(shè)計(jì)施工人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí)要對(duì)線路損耗足夠重視，對(duì)線路的設(shè)計(jì)施工方案達(dá)到最優(yōu)。

（3）提高供電系統(tǒng)功率因素

實(shí)現(xiàn)節(jié)能的重要因系是提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行功率，比如，降低供電線路的無(wú)功損耗，即以滿足電氣設(shè)備運(yùn)行功率為基礎(chǔ)，最大程度的降低設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的無(wú)功損耗。因此，在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮運(yùn)行效率高的電氣設(shè)備，以及充分考慮供電系統(tǒng)的擴(kuò)充靜電容的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。

（4）平衡三相電負(fù)荷

在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，要重視三相電的平衡因素。三相電的不平衡不僅能夠增加輸電線路上一級(jí)變壓器的銅損耗，同時(shí)也會(huì)增加變壓器上的鐵損，與此同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致供電質(zhì)量的不穩(wěn)定、相關(guān)電氣設(shè)備質(zhì)量受損、測(cè)量?jī)x器失靈等后果。因此，在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中要考慮三相電負(fù)荷的平衡，從而確保三相電間的電流值達(dá)到平衡，最大程度的避免因設(shè)計(jì)施工而產(chǎn)生的銅損和鐵損，從而節(jié)約電量并保證供電質(zhì)量。

2.2 選擇合適的電力電纜

在輸配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，電力電纜的應(yīng)用成本在整個(gè)電氣工程的投資成本中的比重很大，因此，在電力線路的運(yùn)行維護(hù)上也產(chǎn)生的大量的費(fèi)用。在選擇和設(shè)計(jì)電力電纜時(shí)要選擇最優(yōu)方案，比如，可以選擇優(yōu)良的電流密度曲線達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用，同時(shí)選擇合適的電力電纜的截面滿足所應(yīng)用的電流強(qiáng)度，通常選用銅材和鋁材來(lái)作為電力電纜材材料為主。單從投資成本來(lái)看，鋁電纜的成本要比銅電纜要低，一些普通的電氣工程多選擇鋁電纜，但從使用效率以及安全節(jié)能的長(zhǎng)期效果來(lái)看，銅電纜所效果更優(yōu)。

2.3 提高功率因數(shù)

功率因數(shù)是電氣設(shè)備正常運(yùn)行的重要物理量，電氣設(shè)備的運(yùn)行是否節(jié)能取決于功率因數(shù)的高低。如果電氣設(shè)備的功率因數(shù)處在較高水平，就會(huì)增加電氣設(shè)備的無(wú)功功率，相應(yīng)的也會(huì)提高電力系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換率。提升功率因數(shù)的方法：提高用戶工作運(yùn)行的負(fù)載率，減少運(yùn)行損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的目的，比如電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)功率得到滿足的前提下，可以選擇在生產(chǎn)工作時(shí)能夠產(chǎn)生電流較大的電動(dòng)機(jī)（極數(shù)少但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大），這樣可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)用最短的時(shí)間起動(dòng)，卻能滿足正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到較高的運(yùn)行功率因數(shù)，同時(shí)在負(fù)載最小的情況下實(shí)現(xiàn)變頻自動(dòng)控制。當(dāng)用戶運(yùn)行的的負(fù)載率保持穩(wěn)定在約0.7時(shí)，變壓器的一次側(cè)功率因數(shù)也會(huì)保持最高。在低壓電力系統(tǒng)中安裝設(shè)置能夠自動(dòng)補(bǔ)償?shù)碾娙莨瘢瑢?shí)現(xiàn)無(wú)功功率的自動(dòng)補(bǔ)償。通常，將變壓器的無(wú)功功率基本控制20～30%，在此范圍內(nèi)可使電力系統(tǒng)達(dá)到持續(xù)穩(wěn)定，而且運(yùn)行節(jié)能效果為最佳。

2.4 使用有源濾波器

要想有效地避免電網(wǎng)聯(lián)結(jié)電氣設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)作，首先就必須將諧波消除，使用有源濾波器是消除諧波的最好方法，產(chǎn)生誤動(dòng)作的主要原因就是電氣設(shè)備數(shù)量的不斷增加，由于產(chǎn)生的諧波不斷增多，就會(huì)使得基波電壓與諧波電流在電網(wǎng)的阻抗上所產(chǎn)生的電壓相重疊，引起電壓的畸變，造成電氣設(shè)備中出現(xiàn)一些誤動(dòng)作。有源濾波器反應(yīng)較快，具有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性能，能夠加大功率的范圍，使得無(wú)功補(bǔ)償獲得更好的效果，在一般情況下，利用有源濾波器可以對(duì)所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行過(guò)濾，能夠在電氣設(shè)備進(jìn)行操作之前就組織其活動(dòng)，最終達(dá)到節(jié)能的目的。

2.5 合理選擇光源

為了達(dá)到照明工程的節(jié)能設(shè)計(jì)，其光源的選擇推薦選用高效能的光源，這種高效能的光源的發(fā)光效率是普通照明燈的好幾倍，可以大量的節(jié)約電力電能。對(duì)于工廠、住宅用的衛(wèi)生間及其上下樓梯間應(yīng)盡量選擇節(jié)能顯著的吸頂燈為宜，雖然這類燈具的功率相對(duì)較低，但是也可以滿足人們和用戶生活的需要，所以選擇此類燈具會(huì)節(jié)約很多的電能。對(duì)于圖書(shū)館、閱覽室和超市的貨架處可以選擇緊湊型熒光燈，因?yàn)樗墓馔枯^高，光線比較集中，適合這類場(chǎng)所和人們生活的實(shí)際需要，且減少了照明工程的投入成本和安裝。

綜上所述，節(jié)約能源已經(jīng)在世界各地開(kāi)始實(shí)行，我國(guó)對(duì)節(jié)能的戰(zhàn)略也已經(jīng)進(jìn)行了全面地推廣，在進(jìn)行節(jié)能技術(shù)的研究方面，國(guó)家投入了非常大的人力與物資，在這樣的光明前景下，電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化也實(shí)行了節(jié)能的設(shè)計(jì)，并且在實(shí)際的應(yīng)用中有比較好的節(jié)能效果。

[1]盧明陽(yáng)，李國(guó)棟.淺談電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技促進(jìn)發(fā)展（應(yīng)用版），2011（02）.