電氣自動化節(jié)能設計技術的分析

李長玉 楊文革

摘要：電氣行業(yè)在社會經濟發(fā)展中起著非常重要的作用，隨著節(jié)能理念的深入人心，必須重視能耗問題。因此，必須遵循可持續(xù)發(fā)展理念，在結合實際情況的基礎上，加強節(jié)能設計的應用，并且不斷創(chuàng)新與改進，實現全行業(yè)的進步與發(fā)展。

關鍵詞：電氣自動化;節(jié)能設計技術

一、電氣自動化及節(jié)能設計簡述

電氣自動化系統是當前實現電能優(yōu)質、靈活和可靠傳輸的最佳解決方案，系統中的節(jié)能設計方案也一直在不斷研究進步。當電氣自動化系統中節(jié)能設計方案不能充分發(fā)揮作用時，會造成電能的嚴重浪費并且可能威脅到整個系統的安全穩(wěn)定運行。當系統受到不利影響后，輸電、供電和配電環(huán)節(jié)就必然產生惡性循環(huán)，給生產生活帶來嚴重挑戰(zhàn)。當前電網結構復雜，容量增速很大，特別對于城市電網設計性能優(yōu)良的節(jié)能方案十分困難。當前電網中存在的非線性負載，比如變頻器和整流器，這些設備會引入大量諧波污染，給節(jié)能設計也帶來很大的干擾和挑戰(zhàn)。因此，如何提高節(jié)能系統的可靠性，如何最大限度地提升供電效率，是需要不斷投入研究的熱點問題。從電力傳輸的各個環(huán)節(jié)來看，減少輸電線路的傳輸損耗，提高變壓器的效率以及合理布置無功補償裝置都可以達到節(jié)能的目的。

二、電氣自動化節(jié)能設計應遵循的原則

（一）確保居民日常用電正常

企業(yè)電氣自動化節(jié)能設計，應該保證居民正常生活所需的用電供給和工業(yè)企業(yè)的正常生產，保證設計與使用的節(jié)能技術不會影響人們的正常生活與工作。這是最基本的要求，也是最重要的前提。

（二）確保節(jié)能技術和設備的先進性

目前，新技術的使用需要新設備的大力支持，因此在電氣自動化工程節(jié)能設計的時候，要加強對新技術使用重點的研究與分析，關注這方面技術的發(fā)展動向，以先進節(jié)能技術與先進設備為工程的保證，以推動電氣自動化工程的不斷完善與發(fā)展。

（三）確保環(huán)境優(yōu)化

使用節(jié)能技術設計的主要目的是保護環(huán)境與節(jié)約能源，提高能源的使用效率。所以，節(jié)能設計的時候要選擇實用性強的、先進的、安全的施工材料，電器的使用達到報廢條件時，要對報廢設備妥善管理，減少其對環(huán)境的污染與破壞，還應提高能源的循環(huán)使用，為可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎。

三、電氣節(jié)能設計的技術應用

（一）通過供配電系統的合理分布減少線損

線損是能耗的重要部分，線損的存在意味著一部分能源做了無用功，為此，設計人員應該通過供配電系統的合理分布來達到減少線損的目的。設計人員在方案設計時間就應考慮到變配電室、配電小間的位置，以滿足供電半徑和所選線路長度的需要;在線路選擇上應以走直線為原則，以減少導線長度。在系統整體分布上應盡量減少或者不走回頭線，以減少回在線的線損。在變壓器的位置設計上，需要盡量靠近整個建筑的負荷中心，通過減少供電距離來達到減少線損的目的。

（二）選擇技術經濟合理的配電方案

在配電系統方案設計過程中，設計人員需要詳細分析方案的技術性和經濟性，在此基礎上選擇最經濟的方案。設計人員需要對方案的整體耗能情況進行分析，在此基礎上對一些耗能的細節(jié)進行完善，以求方案的經濟性和節(jié)能性。如，對空調等季節(jié)性負荷單獨設置變壓器，將不同季節(jié)或時間段使用負荷可由同1臺變壓器負擔，以減少配電系統整體變壓器的容量。對某些季節(jié)性的負荷線路，共享不僅能節(jié)約投資，更能夠減少電阻和線損。配電系統變壓器的容量和數量需要進行詳細計算，充分考慮變壓器的初投資、負載率等因素。

（三）選擇合理的變壓器類型

變壓器作為電氣工程中核心組成部分，能夠實現對于電壓、電流以及功率的轉換，因此其質量的優(yōu)劣將會對整個電氣系統的運行造成直接的影響。雖然很多管理部門已經加強了對其管理力度，同時還取得了不俗的成效，但是就其實際發(fā)展情況，大部分變壓器在運行過程中需要消耗大量的能源，存在很大的節(jié)能設計空間。因此相關的管理部門必須要優(yōu)化對其選擇，首先對變壓器材料的合理選擇，必須要確保銅、硅以及各種絕緣材料能夠進行科學合理的搭配，進而有效地降低不必要的能源損耗;其次，則是加強對銅材的利用，以其代替一些劣質材料，對變壓器運行過程中的能耗進行有效的降低，進而達到良好的節(jié)能效果;最后在對變壓器進行選擇時，則是要優(yōu)先選擇節(jié)能變壓器。

（四）輸電線路傳輸消耗的減小

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。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(jié)能的目的。

（五）無功補償

在電力系統中，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，也因此影響了電能質量和電網的經濟運行。而對于用戶而言，無功功率的直觀表現為功率因數偏低，而當功率因數小于0.9時，用戶就會向供電部門繳納一定比率的罰款，因此用戶用電的成本也增高，經濟效益就會下降。但是我們若選用恰當的無功補償設備的話就可以實現無功就地平衡，提高功率因數，從而實現節(jié)能減耗、提高電能質量、穩(wěn)定系統電壓的目的，而且能夠提高經濟效益和社會效益。

（六）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，有源濾波器主要有以下特性：具有優(yōu)異的動態(tài)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(jié)能的目的。

四、結束語

在國民經濟快速發(fā)展的過程中，電氣自動化設備的應用非常廣泛，應全面了解電氣自動化的特點。同時，隨著環(huán)境保護的日益重要，節(jié)能顯得越來越有意義，需要重視節(jié)能設計技術的應用，通過各種有效手段，將節(jié)能理念深入到實際工作中，促進電氣自動化節(jié)能技術的發(fā)展，實現經濟效益的最大化。

參考文獻：

[1]李振榮.電氣自動化的節(jié)能設計技術探析[J].綠色環(huán)保建材，2018（01）：56-57.