電氣自動化的節能設計技術分析

郭云忠

摘 要：隨著科學技術的發展，電氣系統自動化已經不是一個陌生的名詞，并且已經成為了設計者不斷追求的主要目標。在生活條件逐步改善的情況下，人們開始追求有效率、有品質的生活，因此對電氣系統的供電要求也越來越高。隨著電氣消耗量的不斷增加，追求節能的設計技術，是應對當前用電緊張和能源消耗的一個有效方式。

關鍵詞：電氣自動化;節能設計;分析

一、前言

節能是目前經濟發展的一個十分重要的目標，而先進的自動化節能技術成為促進各個行業節能減排的關鍵武器。針對電氣自動化系統而言，因為城市電網及其電容的進一步增加，所使用的變頻器、整流器等也越來越多，從而產生了大量的諧波，導致電網節能受到威脅。所以，為了更好地消除諧波，從節能的角度考慮，電氣自動化節能必須從變壓器、有源濾波器以及無功功率補償等方面的技術上進行努力，通過降低電路的傳輸損耗、選擇性能優良的變壓器、補償無功以及選擇有源濾波器等方式使得電氣系統在運行中實現節能的目標。唯有如此，才能夠使得電氣自動化系統在使用過程實現節能的目標。

二、電氣工程設計原則

1. 優化供配電設計，促進電能合理利用

應該滿足用電設備對于負荷容量、電能質量與供電可靠性的要求;應能保證電氣設備對于控制方式的要求，從而使電氣設備的使用功能得到充分的發揮。做到供電系統高效、靈活、穩定、易控、多樣、便捷、暢通。其次考慮的是安全性，電氣線路應有足夠的絕緣距離、絕緣強度、負荷能力、熱穩定與動穩定的裕度;確保供電、配電與用電設備的安全運行;有可靠的防雷裝置;防雷擊技術措施;在特殊功能的場合下還應有防靜電、防浪涌的技術措施。在滿足工程電氣工程的實用性和安全性的基礎上，利用先進的技術，優化供配電設計，促進電能合理利用。

2. 提高設備運行效率，減少電能的直接或間接損耗

在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能減少建設投資，最大限度的減少電能與各種資源的消耗。選用節能設備、均衡負荷、補償無功、減少線路損耗、降低運行與維護費用，提高電源的綜合利用率，提高設備運行效率、減少電能的間接或直接損耗。

3. 合理調整負荷，選取合理的設計系數，提高負荷率和設備利用率

在滿足水工建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，設計時盡可能提高電能質量、合理調整負荷、選取合理的設計系數、在特殊用電的情況下選擇合理的節能措施，提高負荷率和設備利用率節約電能。

三、電氣系統中的節能技術

1. 減少電能在線路上的傳輸損耗

電能在傳輸的過程中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，為了減少線路上電能的損耗就只有減小導線的電阻。導線的電阻是與電導、發光率高、導線長度成正比，而與導線的截面積成反比。因此，減少導線的電阻就可以從以下幾個方面入手：

（1）選用電導率較小的材質做導線。

（2）減小導線的長度;這一方面可以在進行布線的時候讓導線盡量走直路，避免過多的走彎路，從而減少導線的長度。避免導線走回頭路，以減少電能在來回的電路上的損失。另外，變壓器應該盡量接近負荷中心，從而減小供電距離。

（3）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。

2. 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，從而實現節能減耗、提高電能質量、穩定系統電壓的目的，而且能夠提高經濟效益和社會效益。比如，在受導電抗的作用下，電機發出的交流電流和交流電壓的相位角不為零，因此電機發出的電能不能完全被用電器吸收，不能被吸收的部分則在電機和用電器之間往返變化而不會釋放出來。又因為電容器產生的是超前的無功，因此采用電容器補償可以與無功率的電能進行抵消。

在采用無功補償設備對電力系統進行無功補償時，對于無功補償設備的要求有以下幾點：

（1）在使用電容器補償時，電容器容量的確定應該根據配電電壓的容量、負荷、三相電壓的平衡度、自然功率因素、目標功率因數等參數經過計算來確定。而若是在補償處產生了諧波的話就要串聯一定量的電抗器，濾除線路上的諧波。

（2）為了有效的防止投切振蕩、過補償和無功倒送，在電容器的功率參數、無功電流、無功功率這些投切物理量中最好選擇無功功率作為投切參數物理量。

3. 濾波器

由于電網中的非線性電壓電流特性的電氣設備的數量不斷增加，因此產生的諧波電流也越來越多，而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，從而造成與電網聯結電氣設備產生誤動作。因此，為了避免這些電氣設備的誤動作就要消除諧波，而目前消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。

4. 其他形式的節能

除了在電氣系統中采用節能技術進行節能之外，還可以采用其他的一些形式進行節能，比如：采用高效光源節能，在家庭用戶中照明用電占整體用電的很大一部分，因此，將照明的光源采用發光率高、光色好、顯色性能優異的高效光源無疑是一個好的選擇。這樣就從根本上節約了能源。

四、總結

電氣自動化的推廣使用是電氣供應上的一個重要進步，隨著社會的發展和能源消耗的增大，節能也成了一個發展的趨勢，可以減少環境的污染和減輕地球能源供應的壓力。在電氣自動化的節能設計上面，對技術應用進行分析，有利于推動節能工作的更好進行，為節能型社會的建設提供幫助。