電氣自動化中的節能技術應用探析

陳丹

摘 要：隨著人類文明的不斷進步和發展，電氣自動化技術的進步也因此逐漸興起。由于大量電氣自動化設備系統的應用也造成很多額外能源的浪費。因此，在電氣自動化系統中應用節能技術也成了這些“能耗大戶”的剛需和必備。本文分析了電氣自動化中節能技術的應用。

關鍵詞：電氣自動化;節能技術;功耗

節能技術在整個電氣自動化行業的深入應用，具有節能設計的自動化系統相比于傳統的粗放式自動化系統而言更具有使用成本的優勢。通過優勝劣汰的市場調節，促進了節能技術的研發和使用。通過這種正向反饋式的循環發展，電氣自動化系統設備的節能趨勢漸漸成為主流而深入人心。

1 電氣自動化領域對節能技術的要求

在電能的應用過程中，電能的無功率損耗幾乎伴隨在從生產到傳輸再到具體應用的全過程。如何在保證不影響負載正常工作，又能保證安全性的前提下做到減少甚至避免不必要的損耗，降低熱效應，對電氣自動化系統設備提出了相關技術、安全性和功率等三方面要求。

1.1 技術要求

電氣自動化系統設備的節能技術主要包括以下三個方面，供電源頭、傳輸過程、負載終端。相應的技術要求也針對以上三個方面提出。

1.1.1 功率因數要求

供電源頭的電能損耗主要來自變配電時，變壓器自耦產生的熱能，一旦變壓器由于日常維護不善導致絕緣不良或接地不良，可能造成功率因數下降，使變電、配電設備溫度上升過快。因此功率因數問題不但可能導致設備壽命減少，還可能因溫度過高造成火災等事故。在我國，10kV配電設備一般要求功率因數不低于0.8。

1.1.2 輸電線路的阻抗要求

輸電線路主要由銅鋅合金，或鋼芯鋁制導線為主。出于成本考慮，長距離高壓輸電線往往采用鋼芯鋁制導線。就電氣自動化領域而言，輸電線路由于線纜材質特性阻抗原因，造成終端的壓降不可避免，因此，線路側的電能損耗也就不可避免。一般情況下，線路壓降在5%以內為正常狀態。

1.1.3 負載終端的功耗要求

負載終端作為電能消耗的主要來源，它的電能使用情況將直接決定整個電氣自動化系統功耗的高低。由于負載終端功能及其工作原理各不相同，影響功耗的因素也最復雜。例如，電動機自身的機械效率、電路的品質因數、鉛酸蓄電池內部電解液活性、一些半導體設備自身阻抗特性等，都會對功耗產生影響。因此，終端負載的功耗評估要求一般根據具體情況相機而定。

1.2 安全性要求

安全是所有行業從事正常生產的前提，電氣自動化也不例外。對于電氣自動化行業而言，安全性要求主要包括人員安全與設備安全。具體應做到防雷擊、防觸電、防漏電。首先，為了應對雷擊情況，根據當地氣候情況設置防雷等級，做好防雷接地，在各級高頻開關電源處設置旁路保護器，在負載端安裝浪涌保護器等。其次，防觸電措施，除了注意避免人員直接觸電，對于高壓區域還應注意避免電弧間接觸電，人工作業前除了要確認切斷電源，還應注意對儲能元件的放電，確保電容、電感等原件無放電現象。最后，作業人員還要正確配帶和使用防護用品，將檢修系統外殼接地，避免其外殼帶電。

2 節能技術在電氣自動化領域的相關應用

2.1 無功功率因數補償

對于變壓器等變電設備而言，并不是所有電能都會根據其自耦特性而完全轉換，相當一部分電能會變成變壓器的內能而損耗掉。不僅如此，由于變壓器可能由于互感原因，使得一些電能變成電磁能，而對線路產生的干擾。因此需要額外設置功率補償設備對無用功進行無功功率補償，一般會通過在變壓器旁路安裝功率補償柜的方式完成無功功率補償。具體應具備以下要求，首先，電容補償柜的電容大小要根據配電電壓、負荷、要求功率因數等綜合計算。其次，為了達到限定標準，保證補償曲線平滑，數值跟蹤準確，應采用一體化模糊投切方式進行。第三為避免投切曲線震蕩，無功補償的現象發生，應就地安裝電容補償柜，通過就地補償的方式減少線路傳輸損耗。

2.2 使用低阻抗電纜和有源器件

眾所周知，電纜的阻抗主要取決于三個方面：長度、材料、橫截面積。為了降低電能在傳輸線路上的損耗，也應從這三個因素著手。第一在輸電規劃上應盡量減少輸電距離以減少線纜長度。第二在建設成本允許的情況下，盡量選用阻抗較低的導體材料，如銅、鋁。在有精密且敏感的負載終端接入情況下，必要時可采用銀質導線。第三在外部環境允許情況下，可適當增加傳輸線路的橫截面積以期減少阻抗。

傳輸側除了線纜以外，也可在終端的輸入側增加有源濾波器用以消除諧波，減少正弦畸變率。或者改進變壓器，例如使用散熱更好、效率更高的油枕變壓器替代干式變壓器等。

2.3 電能的智能化管理

為了節約電能，除了減少電能傳輸和適配方面的損耗，在負載終端側也應減少不必要的消耗。例如，小區樓宇內廣泛應用的聲控、光控感應照明系統，通過光敏傳感器做開關，在白天日光充足，照明條件良好的情況下，光敏開關處于斷開狀態。當環境變得昏暗，照明條件較差時，光敏開關閉合，電氣照明系統啟動。聲敏照明系統也是應用相似原理進行動態控制。從而避免因全時段照明而產生無謂的浪費。

3 未來節能技術在電氣自動化領域的發展趨勢

當前，節能技術主要還是集中應用于如何做到“節”。然而進入二十一世紀以來，“開源”也漸漸被自動化領域所注意。新能源戰略作為國家“兩個一百年”戰略發展規劃之一，已經成為未來發展的新方向。在負載終端側，大量低功耗單片機的應用，也讓傳統邏輯門集成電路處在淘汰邊緣。由此可見，新能源的大規模，智能化應用將是未來的發展趨勢。

4 結束語

節能減排、保護環境是我們國家重點戰略，也是電力系統、電氣自動化學科的重點攻堅領域。在宏觀上，要從社會整體角度提高城市的基礎設施建設，提高電力布局水平;從設計上，設備質量、材料是否有利于環保、有利于長遠發展的角度，提高監督與指導力度，提升社會整體的節能降耗水平;在微觀上，要認清節能就是提效，要用發展的眼光來規劃電力系統的設計與布置，力求電氣自動化體系科學有效;在工作上，定期檢查設備設施，做好技術人才與維修人員的培訓與教育，樹立節能環保的良好工作作風，促進電氣節能工作的長遠發展。

參考文獻：

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