節(jié)能技術(shù)在低壓電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

蔣楊 宋曉西 趙國(guó)強(qiáng) 李宏坤

摘? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)普遍應(yīng)用于電氣工程中。電器設(shè)計(jì)作為電氣工程的核心環(huán)節(jié)，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠直接提高電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，同時(shí)為企業(yè)帶來(lái)更大的利潤(rùn)效益。基于此，該文以電氣自動(dòng)化為切入點(diǎn)，針對(duì)其相關(guān)的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，旨在完善電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)相關(guān)從業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計(jì);電氣自動(dòng)化;變壓器

中圖分類號(hào)： TU111? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

在各行業(yè)領(lǐng)域高速發(fā)展的背景下，對(duì)電力資源的需求程度在不斷提升，電力企業(yè)既要解決電能資源浪費(fèi)的問題，還要控制電路的超負(fù)荷情況。因此，對(duì)電氣自動(dòng)化進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為重要的工作，在開展電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，需要將合理及節(jié)能作為主要原則，這樣才能達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)

在國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針中，節(jié)能減排始終是重要組成部分，電力資源作為推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要能源之一，必須針對(duì)運(yùn)行模式與流程進(jìn)行優(yōu)化革新，并且不斷使用先進(jìn)技術(shù)，這樣才能達(dá)到高效、節(jié)能的應(yīng)用效果[1]。此外，在工業(yè)領(lǐng)域多數(shù)生產(chǎn)中，智能電氣化技術(shù)都發(fā)揮了自身的優(yōu)勢(shì)與作用，不僅能夠按照需求進(jìn)行供配電，還能夠針對(duì)電力故障進(jìn)行處理，對(duì)整體工作環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，在此過程中電氣自動(dòng)化技術(shù)也逐漸體現(xiàn)出重要性。

在今后的發(fā)展中，高新技術(shù)必然占據(jù)主導(dǎo)地位，尤其是在自動(dòng)化領(lǐng)域中，如何使自動(dòng)化技術(shù)更加智能化，這也是今后的研究方向。因此，將電氣自動(dòng)化技術(shù)與節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，一方面可以保證工業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)可以減少大量能源損耗。

2 電氣自動(dòng)化中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的重要作用

我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域中的多數(shù)應(yīng)用設(shè)備都已經(jīng)達(dá)到了電氣自動(dòng)化水平，同時(shí)該技術(shù)也與人們的關(guān)系越來(lái)越密切，在生活中隨處可見電氣自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)品與儀器，這也直接體現(xiàn)出電氣自動(dòng)化技術(shù)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展中的重要性[2]。此外，電氣自動(dòng)化技術(shù)還要向更高端的方向發(fā)展，利用自身技術(shù)的突破與革新，為人們的工作與生活提供更多的便捷服務(wù)。

從電氣自動(dòng)化技術(shù)技能設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果來(lái)看，不僅可以盡量避免供電緊張問題，還可以解決輸電受阻的相關(guān)問題，尤其是在促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)可以保證各類電氣設(shè)備儀器的穩(wěn)定運(yùn)行，這種節(jié)能的運(yùn)行模式也可以降低設(shè)備運(yùn)行強(qiáng)度，降低各類設(shè)備故障的發(fā)生概率[3]。

3 節(jié)能技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 革新變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

變壓器是電氣自動(dòng)化中的重要設(shè)備，需要根據(jù)實(shí)際供電需求對(duì)電流與電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在此過程中需要損耗大量能源，而且在空載運(yùn)行狀態(tài)下，為了保證變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，也要消耗一定的電力能源。因此，在針對(duì)電氣自動(dòng)化進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，首先要解決變壓器的耗電問題，這樣才能落實(shí)各項(xiàng)節(jié)能措施，具體從以下4個(gè)方面展開。1）針對(duì)變壓器的應(yīng)用材料進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，以此來(lái)避免變壓器型材產(chǎn)生的大量能耗。例如，在電壓器的設(shè)計(jì)及制造環(huán)節(jié)，硅銅片與相關(guān)絕緣材料的搭配不合理，便會(huì)導(dǎo)致變壓器在使用中產(chǎn)生不必要的損耗[4]。因此，在滿足供電需求的前提下，針對(duì)變壓器的材料與運(yùn)行介質(zhì)進(jìn)行科學(xué)選擇，這樣可以達(dá)到降低運(yùn)行成本與實(shí)現(xiàn)變壓器節(jié)能的雙目標(biāo)。2）銅材作為變壓器的主要部分，其自身應(yīng)用質(zhì)量與直接影響到變壓器的供電效率，針對(duì)變壓器相關(guān)的電線與電柜材質(zhì)進(jìn)行替換，調(diào)整為性能良好的銅材，并且采用換位導(dǎo)線措施，這樣在變壓器運(yùn)行與空載時(shí)都可以起到良好的節(jié)能效果。3）當(dāng)前市場(chǎng)中的多數(shù)變壓器都在應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，從而保證電氣自動(dòng)化的穩(wěn)定運(yùn)行，例如S10以及S11等型號(hào)的變壓器，都是具備傳統(tǒng)變壓器的運(yùn)行特點(diǎn)，并且在節(jié)能方面也有良好的應(yīng)用效果。而從變壓器運(yùn)行角度出發(fā)，針對(duì)節(jié)能變壓器之間的線路材質(zhì)提出要求，這樣可以有效避免線路與變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行后的故障概率，為后續(xù)的檢修與維護(hù)工作提供便利。4）在針對(duì)變壓器應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)，還可以從擺放位置入手，盡量將變壓器擺放到電力消耗的中心點(diǎn)位，這樣可以減少電力能源的傳輸距離，同時(shí)可以避免空載狀態(tài)下的電能損耗。例如在寫字樓與工廠中，將變壓器與輔助設(shè)備的位置調(diào)整到中間區(qū)域，不僅可以減少布線長(zhǎng)度，還能夠從資源節(jié)能控制方面起到良好的應(yīng)用效果，從而保證電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量與效率。

3.2 積極應(yīng)用變頻調(diào)速優(yōu)勢(shì)

將變頻調(diào)速應(yīng)用到自動(dòng)化技術(shù)中，也可以起到良好的節(jié)能效果，例如在高壓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，針對(duì)其節(jié)能率進(jìn)行調(diào)控，結(jié)果見表1。可以緩解電氣工程的超負(fù)荷運(yùn)行情況，通常情況下都會(huì)將節(jié)能率控制到55.30%左右。此外，根據(jù)具體的節(jié)能效果，還要針對(duì)風(fēng)流量與風(fēng)速的比例關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，例如當(dāng)電網(wǎng)總系統(tǒng)的輸出功率為447.2 kW時(shí)，節(jié)能率可以達(dá)到55.30%，假設(shè)電網(wǎng)系統(tǒng)在這種節(jié)能模式中運(yùn)行300 d，則可以計(jì)算出變頻調(diào)速技術(shù)在此過程中可以節(jié)能39 800 kW/h。然而如果系統(tǒng)整體采取耦合運(yùn)行方式的話，節(jié)能率可能保持在33.14%左右，也就是638.7 kW，節(jié)能率為36.13%如果按照全年風(fēng)機(jī)的工作時(shí)長(zhǎng)為300 d，那么使用液力耦合器的情況下一共節(jié)能26 000 kW·h。?

3.3 合理控制電能傳輸損耗

電力能源在傳輸過程中，會(huì)受到線路導(dǎo)線的電阻影響，從而造成一定的電能損耗，并且使有功功率值降低[5]。但是，要想針對(duì)線路中的電流進(jìn)行調(diào)整的難度較高，想要將節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到能源傳輸工作中，可以對(duì)導(dǎo)線電阻值進(jìn)行調(diào)整，例如通過降低電阻值來(lái)避免電能損耗，導(dǎo)線的電阻數(shù)值與導(dǎo)線橫截面為反比例關(guān)系，而且導(dǎo)線的導(dǎo)線數(shù)值及導(dǎo)電效果與導(dǎo)線長(zhǎng)度為正比例關(guān)系。因此，想要科學(xué)地調(diào)整線路導(dǎo)線的電阻值，可以從4個(gè)方面入手。1）選擇電導(dǎo)率較低的材質(zhì)作為導(dǎo)線材料，這樣可以從材質(zhì)方面達(dá)到節(jié)能效果。2）盡量縮短導(dǎo)線傳輸距離，在節(jié)能設(shè)計(jì)中采取直線連接策略，這樣可以從傳輸方面達(dá)到節(jié)能效果。3）對(duì)變壓器的安裝位置進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)減少變壓器導(dǎo)線的距離。4）由于橫截面與電阻值成反比，可以選擇橫截面較大的導(dǎo)線，這樣可以達(dá)到有效的節(jié)能效果。

3.4 科學(xué)應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償

在電氣自動(dòng)化技術(shù)中，科學(xué)地應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償也能夠起到一定的節(jié)能效果，多數(shù)電力設(shè)備例如電動(dòng)機(jī)、變壓器等在運(yùn)行過程中都處于感性負(fù)載的范疇中，其作業(yè)原理就是圍繞電磁感應(yīng)所展開的，并且在電力能源的傳輸過程中，當(dāng)周期內(nèi)的功率數(shù)值處于正常范圍時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的無(wú)功功率，這時(shí)采用節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)無(wú)功損耗進(jìn)行補(bǔ)償，可以保證線路中電力能源的充裕性[6]。具體可以從4個(gè)方面展開工作。1）針對(duì)工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與電氣自動(dòng)化需求進(jìn)行分析，針對(duì)其無(wú)功功率數(shù)值進(jìn)行設(shè)定，這樣可以從電容數(shù)值與負(fù)荷量等方面進(jìn)行滿足。2）嚴(yán)格按照電網(wǎng)運(yùn)行體系來(lái)進(jìn)行電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)，委派專門檢修人員對(duì)線路設(shè)備的無(wú)功運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，并且結(jié)合線路情況進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)線路整體負(fù)荷量較大時(shí)，可以采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式;當(dāng)線路整體負(fù)荷量較小時(shí)，可以采用靜態(tài)補(bǔ)償方式。3）為了體現(xiàn)出補(bǔ)償作業(yè)的技能功效，還可以采用跟蹤面廣泛的模糊投切方式，以此來(lái)分擔(dān)超負(fù)荷線路的供電壓力。4）最后還要從線路與設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)入手，避免設(shè)備震動(dòng)造成的無(wú)功補(bǔ)償影響，對(duì)電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)提供保證。

3.5 適當(dāng)添加有源濾波器

在電氣自動(dòng)化供電體系中，當(dāng)電力設(shè)備發(fā)生故障問題時(shí)會(huì)形成一系列的誤動(dòng)作，這時(shí)線路不穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生的諧波造成的影響。如果未能及時(shí)處理，電力諧波將會(huì)產(chǎn)生以下危害。1）在發(fā)電輸電各環(huán)節(jié)中加劇線路與設(shè)備的老化程度，而且還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生大量噪聲。2）電氣工程中的繼電保護(hù)裝置運(yùn)行質(zhì)量也會(huì)受到影響，無(wú)法為電氣自動(dòng)化技術(shù)提供保障。3）對(duì)計(jì)量?jī)x器的運(yùn)行情況造成影響。4）阻礙通信設(shè)備的正常運(yùn)行。5）對(duì)電機(jī)設(shè)備造成影響以及出現(xiàn)諧波過電壓等現(xiàn)象。因此，為了保證節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用效果，可以搭配相應(yīng)的有源濾波器，在多數(shù)電力系統(tǒng)中，電力設(shè)備數(shù)量增加時(shí)，出現(xiàn)諧波的頻率也會(huì)隨之增加，而有源濾波器不僅可以防止諧波與設(shè)備電壓的融合，還能夠從本質(zhì)上控制濾波的擴(kuò)散程度，這樣可以保證電氣自動(dòng)化的運(yùn)行質(zhì)量與節(jié)能設(shè)計(jì)效果，同時(shí)對(duì)無(wú)功功率的補(bǔ)償效果起到促進(jìn)作用。

4 結(jié)論

采用現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)電氣工程進(jìn)行優(yōu)化，不僅可以減少電力能源在傳輸與應(yīng)用中的損耗，而且能夠起到節(jié)能的作用。因此，該文針對(duì)電氣自動(dòng)化中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，首先說(shuō)明了電氣自動(dòng)化技術(shù)，其次明確了應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的重要性，最后針對(duì)電氣自動(dòng)化提出相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)措施，具體為革新變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)、合理控制電能傳輸損耗、科學(xué)應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償、適當(dāng)添加有源濾波器，這樣才能將節(jié)能設(shè)計(jì)落到實(shí)處，保證電能輸送全線的節(jié)能應(yīng)用效果。

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