電氣自動化的節能設計技術

劉揚 董金鳳

摘 要：隨著社會的不斷發展和信息技術的不斷進步，電力系統不僅逐步走向自動化，而且在自動化的基礎上逐漸采用節能設計技術。在未來，節能主題將更加廣泛地傳播。論述了節能設計技術的電氣自動化的角度來看，并提出節能技術如變壓器、無功補償和有源濾波器應該應用以促進節能技術在電力自動化系統的最佳效果供參考。

關鍵詞：電氣自動化；節能設計技術；變壓器；無功補償；有源濾波器

對于電氣自動化領域的節能技術，目前還處于發展階段。在電力自動化系統中，為了達到節能的目的，首先必須在系統電源中安全可靠地設計設備。提高電氣自動化系統的運行效率，減少電力直接或間接損失是必要的。[1]只有這樣，整個系統才能在設計和安裝后達到節能效果，從而帶來良好的社會效益和經濟效益。

一、電氣自動化及節能設計概述

電氣自動化是電氣信息領域的一門新興學科，它和人們的日常生活及工業生產有著密切聯系。它在提高工作效率、運行成本、勞動生產率以及改善勞動條件等方面起著重要的作用。近年來，隨著“綠色工業革命”的興起，節能成為當前經濟建設的重要目標?？梢哉f，先進的自動化技術正是推動各行業節能減排的有效武器。未來全球經濟發展的趨勢是誰率先掌握節能的高新技術產業的主導權，誰將主導未來的全球經濟。對于電氣自動化系統來說，由于城市電網的不斷擴大，電力也不斷增容，因此會使用很多的變頻器、整流器等，而這樣會造成大量的諧波產生，從而危害到電網。由此，為了消除諧波，從節能的方向考慮，電氣自動化應主要從變壓器、無功補償、有源濾波器等技術上下功夫，可以利用減少電路的傳輸損耗、優選變壓器、補償無功、使用有源濾波器等方法來使電氣系統在運行的過程中達到節能的目的。也只有這樣，才能使電氣自動化系統使用時達到節能的效果。

二、電氣自動化節能設計應遵循的原則

1、將確保居民的日常用電正常作為前提基礎

在電氣自動化節能設計的過程中，首先應該確保的是居民的日常用電正常，以及工業中的生產正常，使得電氣自動化的節能不是在影響人們的正常生活、生產的前提下進行的，例如，要確保人們的用電舒適；確保日常照明、電器的運行；確保工業生產、加個和銷售能夠正常進行。

2、堅持安全性原則

在電氣自動化節能設計的過程中，不要僅僅將節能作為關注的集中點，同時更應該將安全性作為重中之重，只有在確保安全的基礎上，才能確保電氣相關設備設施能夠安全順利的運行，從而順利的完成所要實現的目標。

3、確保節能技術和設備的先進性

當前科學技術發展的速度非常的驚人，新的節能技術和設施也不斷的獲得提升和創新，所以在對電氣自動化節能設計的過程中，一定要對新的技術運用十分的關注，時刻關注最新技術的發展，從而運用最先進的技術和設備保障設計的先進性，從而有效提升節能的效果。

4、需要促進經濟效益的提升

電氣自動化節能設計安排應該結合現實生活中的實際狀況來進行，盡可能的不要單純的想減少電氣耗能而在設計電氣自動化節能時加大成本，從而使其可以在一個比較合理的資金范圍內對設備進行改進，切實使節能經濟效益得以提升。

三、電氣自動化的節能設計技術

1、減少電能的傳輸損耗

電能在傳輸的過程中，一般情況下由于導線上存在著電阻就會產生有功功率損耗。然而，線路上的電流是不能改變的，因此，為了有效減少電能在線路上的傳輸損耗，就只有減小導線的電阻。實際上，導線的電阻是與導線的截面積成反比，而與電導、導線長度成正比的。[2]具體來說，要有效減少導線的電阻，就應該從以下幾個方面入手：一是選用電導率較小的材質做導線，這樣可以減少電能在來回的電路上的損失；二是減小導線的長度。這可以在進行布線時，讓導線盡量走直路，避免過多的走彎路，從而減少導線的長度；三是變壓器應該盡量接近負荷中心，從而減小供電距離。四是增大導線的橫截面積。在各方面條件允許的情況下，盡量選擇橫截面積較大的導線，從而通過減小電阻減少損耗，達到節能的目的。

2、變壓器的選擇

具體而言，在設計選擇變壓器時，應該滿足以下幾點要求：一是變壓器應選用節能型的，以大大減少變壓器的有功功率損耗；二是為了使流過的三相電的電流保持平衡，應減少變壓器本體損耗，最好采用一些諸如單相自動補償設備、三相四線制供電、將單相用電設備均勻分接在三相電源上等有效的減少負荷不平衡的方法。

3、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。

4、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。[3]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。總之，除了在電氣自動化系統中采用變壓器、無功補償、有源濾波器等節能技術外，還可以采用高效光源等其他的形式來進行節能，因為高效光源具有光色好、發光率高、顯色性能優異等優點，能從根本上節約能源。由此，要不斷地對電氣自動化的節能設計技術進行研究，這不僅可為電氣節能提供有力的技術保障，而且還將大大地促進電氣節能高新技術的發展。

四、結論：

綜上所述，必須從節約能源入手，使電力自動化少用能源，減少對環境的污染，為用戶提供健康舒適的工作和生活空間，實現我國節能電力的跨越式發展。[4]可以預見，隨著社會的進步和電力技術的發展，電力自動化的節能技術在未來將會越來越廣泛的應用，未來研究的節能技術也將朝著更好的方向發展。

參考文獻：

[1]劉三清.曹廣軍，應建華，徐彥忠.汽車發電機智能化的電壓調節器設計研究[J].華中理工大學學報，2014，24（10）：73-76.

[2]蔣超.黃衛星，孟艷齡.WZT-2型自動電壓調節器常見故障分析[J].科技信息（學術版），2015（14）：85-86.

[3]徐吟華.淺談電氣自動化的節能設計技術[J].廣東科技，2015（12）.

[4]邢曉明.李永健，鄭順祥.論水庫電氣工程設計中的節能[J].科技致富向導，2014（3）.