電氣自動化中節能設計技術的應用

鄒林峰

（中國電建集團江西省電力設計院，江西 南昌 330096）

1 電氣自動化節能設計技術應用的重要性

現階段，我國工業生產使用的多種設備已經達到了電氣自動化水平，因此電氣自動化與人們日常生活具有非常緊密的聯系，在生活的方方面面都可以看到電氣自動化技術應用的影子。電氣自動化技術作為新型技術領域應用的重要技術還需要進一步的突破和發展，近些年研究人員在電氣自動化技術正常使用的基礎上提出了節能設計的理念。在電氣自動化水平上加強節能方面的設計，可以有效減少電能的惡意消耗和浪費，確保電網正常運行，減少陷入供電緊張問題的事故發生，避免輸電受阻問題的出現。通過電氣自動化節能設計，可以為城市生活的人民帶來更好的發展空間，營造更舒適的居住環境。在進行工業生產時，電氣自動化節能技術可以為各種電氣設備的正常運行作出保障，延長設備的使用壽命，為企業帶來更大的效益與價值。因此，現階段加強電氣自動化節能設計的研究具有重要意義，符合國家提出的可持續發展戰略要求。

2 電氣自動化節能設計技術

2.1 選用優質的變壓器達到節能效果

變壓器的選擇與應用直接決定電氣自動化體系的節能水平。因此，在選擇變壓器時需要格外注意，首先需要挑選環保性強的變壓器，全面對變壓器中的功率參數進行分析，使變壓器有功功率消耗降低到最小值。其次，還需要確保流過變壓器的電流一直處于穩定狀態，檢查時需要對三相電的實際電流進行分析，由此對變壓器實際損耗電流的數據進行計算。如果條件允許還可以在體系中加裝單向自動補償裝置，運用三相四線制供電的方法，降低電路中流過電流不均勻給體系整體帶來的影響[1]。

2.2 減少傳輸過程中損耗的電能量

在傳輸過程中，由于導線上存在一定的電阻，會造成電能傳輸損耗、有功功率數值變低。但是對傳輸路線中的電流進行調整是很難實現的，減小傳輸過程中電能量損耗的唯一方法是降低導線上的電阻值。導線的電阻數值與導線的橫截面積一直呈現反比例關系；導線的導電數值與導線的導電效果和導線的長度呈現正比例關系。因此，降低導線電阻的具體方法需要從如下4個方面進行。首先要挑選電導率極低的材質作為導線的材料，通過這種方式，可以把電能在線路傳遞過程中的損失降低到最小化。其次，導線的長度越短越好，在進行傳輸線路設計時，需要遵循兩點之間直線最短的原則，盡量使導線走直路，使導線的數值達到最小狀態。再次，變壓器安裝的位置應該在負荷中心周圍，這也是縮短供電距離的一種重要方式。最后，最好選用橫截面積較大的導線。導線的橫截面積越大，電阻就越小，被損耗的電能量就越少，可以達到很好的節能效果，所以在經濟條件允許的情況下，選擇橫截面積越大的導線效果越好。

2.3 充分運用無功功率補償設備

在電網體系中，大多數電力設備如變壓器、電動機等都涵蓋在感性負載的范疇，其原理都與電磁感應有關，主要在實現能量轉換的途徑里，通過構建交變磁場的方式實現電力的傳輸。當傳輸體系一個周期內吸收的功率數值與釋放出的功率數值相等時，產生的功率是無功功率。電網體系的感性負載在運行過程中，需要向這些設備附加提供相應的無功功率值。通過在電網體系中加裝無功功率補償裝置的方式，對感性電抗消耗的無功功率做出補償，使無功功率在電網體系中的流動率降低，不需要線路再輸送多余的無功功率，由此可以減少線路和變壓器產生的多余無功消耗。通過無功補償的方式可以提高電網體系的功率因數，在工業生產中應用可以減少能源消耗，獲得更高的經濟效益，是一項比較有效的節能措施。所以，企業在挑選無功功率補償設備時需要格外用心，并進行嚴格的檢查，降低供電體系中不良問題出現的頻率。企業在挑選無功功率補償設備時需要注意如下4點內容。第一，要對工業設備的參數進行全面的分析。選擇無功功率補償設備時，要根據工業企業的生產狀況進行合理的篩選，如對企業電壓的負荷量、電容等數值進行全面的分析。第二，要嚴格依照電網體系的運行狀況進行合理的篩選。電網體系的運行情況是無功功率補償設備選取的主要依據。檢查人員需要對線路的分布情況有一個全面的了解，根據線路的負載情況選擇合適的補償方法，對于負荷量較大的電路，可以運用動態補償的方式滿足需求；對于負荷量較小的電路，只需要通過靜態補償裝置便可以達到應有的效果。一般動態補償設備可以滿足所有變壓器、電動機等負荷設備的要求，起到良好的節能效果。第三，為了使補償效果明顯可以運用跟蹤面廣的模糊投切方式。這是由于傳統模式下應用的補償電容組電容器身的投切開關方式，不能達到節能設計的要求，分擔方式存在不足，按比例分配的效果不夠明顯。第四，在環境允許的狀況下，最好運用無功功率作為投切設定的參數值。通過這種設定方式，可以很好地避免投切震蕩問題的出現。無功功率補償裝置在安裝時最好進行實地安裝，這種安裝效果可以是補償數值達到最大化，減少線路中的無功傳輸，提高電氣自動化的節能效果[2]。

2.4 加裝有源濾波器達到節能的效果

在電力系統自動運行的過程中，為了防止電網體系連接電氣設備出現誤動作，就一定要徹底消除諧波帶來的影響。電氣體系在運行過程中會產生諧波，諧波的出現會對電氣設備的正常運行造成影響，降低其實際性能。諧波的危害具體有如下5個方面：（1）在輸電發電的各個環節里加快設備絕緣位置的老化速度，并且會伴隨設備噪聲設備振動的出現；（2）會破壞電力體系的繼電保護裝置；（3）對計量儀表產生危害；（4）對通信設備產生干擾；（5）對電機設備造成影響，以及出現諧波過電壓等現象[3]。

一般電氣系統的電力設備如果數量較多，出現諧波的頻率會大大增加。諧波電流在電網中產生的阻抗作用不斷加強，電壓和機波電壓重疊在一起，使得電氣系統中的電壓出現嚴重的變形，造成了電氣設備誤動作的出現。在系統中加裝有源濾波器，可以達到如下效果：首先提高電氣系統的反應速度，讓系統一直保持良好的動態效果；其次，能夠提高功率的影響范圍，使無功功率的補償效果不斷提升。

3 電氣自動化節能設計技術的發展和應用

電氣自動化是電氣工程及其自動化的簡稱，這是一門電氣信息領域近幾年新出現的學科專業，但是在科學技術水平不斷進步的影響下，專業的發展速度非常快，現階段已經達到了相對成熟完善的水平。目前，在高科技產品生產過程中，電氣自動化技術在其中起著非常大的作用。在航空、工業、農業以及國防等行業都具有很大影響。運用電氣自動化技術設計出的設備多種多樣，更應用在各行各業，無論是設計一個普通開關還是制造宇宙飛船都要用到電氣自動化的相關技術。

電氣自動化技術是電氣行業中應用極廣泛的一項技術，它與工業生產、生活日常都具有直接聯系。靈活掌握這項技術的專業人員可以在與電氣工程有關的許多專業工作，經過幾年的實戰磨練基本上都能夠成為高級工程技術人才。

運用電氣自動化技術可以使企業的生產成本不斷降低，提高生產效率和產品品質，為企業帶來更大的經濟效益。通過這種方式不斷提高自動化水平，也可以為企業帶來更好的生產空間，解放越來越多的勞動力。為響應國家提出的可持續發展戰略、推行節約資源的建設水平，在自動化技術應用時，要做好相應的節能減排工作。在未來生產過程中還要不斷倡導節約資源、保護環境的思想，在技術水平中不斷創新，形成新型節能技術，使電氣化節能技術的應用范圍不斷擴大。

4 結 論

現階段，我國社會經濟水平不斷提高，國家越來越注重節約能源方面的發展。綠色革命的思想在我國具有較大的倡導力度，節約能源已經被劃在經濟建設的重點任務中。我國的節能研究工作已經投入了大量的人力物力和資金成本，在電氣自動化技術中結合節能設計理念，能夠使生產工作向著更環保的方向發展，提高電氣節能技術的應用范圍。