電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)淺析

蔡宇航

【摘要】在電力技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)水平不斷提升的基礎(chǔ)上，我國的電氣自動(dòng)化工程得到了快速的發(fā)展，目前電氣自動(dòng)化已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在社會生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，為企業(yè)生產(chǎn)和人們的生活帶來極大便利。為了能夠進(jìn)一步提高電氣自動(dòng)化工程的社會效益和節(jié)能效益，我們還需要繼續(xù)改進(jìn)和提升電氣自動(dòng)化的應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)?，F(xiàn)本文就主要探討了與電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)相關(guān)的一些問題，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；節(jié)能；優(yōu)化設(shè)計(jì)；濾波器

目前在城市電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)中，電氣自動(dòng)化工程已經(jīng)成為不可或缺的重要內(nèi)容。并且隨著電網(wǎng)規(guī)模和電容的日益擴(kuò)大，電氣自動(dòng)化工程中的變頻器與整流器也越來越多，這就會使電網(wǎng)中產(chǎn)生較大的諧波，給電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅，另外，大量的諧波還會消耗較多的電力，造成能源浪費(fèi)現(xiàn)象。因而我們在設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化工程時(shí)，應(yīng)該充分考慮到諧波的問題，并積極采取改進(jìn)措施來實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)。以下本文就從電氣自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)原則入手，來探討電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)。

1、電氣自動(dòng)化工程的節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1.1不斷優(yōu)化供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行是需要有足夠的動(dòng)力支持的，因此做好電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的供配電設(shè)計(jì)系統(tǒng)是非常有必要的。在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要求充分考慮到電氣設(shè)備的負(fù)荷容量和對供電可靠性的要求，還要全面考慮電氣設(shè)備的用電安全問題，包括線路的安全與設(shè)備的運(yùn)行安全。同時(shí)，還要做好電氣設(shè)備供配電系統(tǒng)的防雷、防靜電、防浪涌等設(shè)計(jì)，以確保供配電系統(tǒng)既能滿足電氣設(shè)備的用電需求，又符合國家規(guī)定的相關(guān)安全技術(shù)條例，實(shí)現(xiàn)電能的合理利用，從而獲得一定的節(jié)能效益。

1.2加強(qiáng)電氣設(shè)備管理，提高設(shè)備的運(yùn)行效率

在實(shí)際的電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)運(yùn)行中，很多電氣設(shè)備并不是一直保持最高功率的運(yùn)行狀態(tài)，很多時(shí)候電氣設(shè)備的運(yùn)行都低于額定功率，但其所消耗的電能還是一樣多，這就造成了大量的電能浪費(fèi)，因此我們可以通過加強(qiáng)電氣設(shè)備管理來提高其運(yùn)行效率，通過無功補(bǔ)償、均衡負(fù)荷等措施來調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能效果。

1.3設(shè)計(jì)合理的負(fù)荷系數(shù)

在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，對負(fù)荷系數(shù)的合理設(shè)計(jì)可以有效的提高數(shù)何必利用率和負(fù)荷率。但要在能夠滿足電氣工程的需求基礎(chǔ)上進(jìn)行安全設(shè)計(jì)，對一些用電較為特殊的電氣設(shè)備，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的系數(shù)調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)能效益。

2、電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能技術(shù)方法

由于目前我國的能源短缺現(xiàn)象較為嚴(yán)重，城市發(fā)展對電力的需求量越來越大，部分城市已經(jīng)出現(xiàn)了電力供不應(yīng)求的局面，而不得不從其他地區(qū)調(diào)配電力以保持城市供電。在這種緊張的用電形勢下，如何提高電力的使用效率，減少能源浪費(fèi)就成為電氣設(shè)計(jì)人員最關(guān)注的問題。以下筆者就結(jié)合自己的工作體會，來介紹幾種電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能技術(shù)方法，具體有以下幾點(diǎn)：

2.1減少電能傳輸?shù)膿p耗

電路線路上必然會存在電阻，因此只要有電流通過線路就會產(chǎn)生有功功率能耗，對于這樣一種形式的能量損失，我們就需要根據(jù)其能耗的機(jī)理來進(jìn)行設(shè)計(jì)處理，考慮到線路上的電流是不允許改變的，因此就只能夠在線路的電阻上做文章，也就是說，只要能夠在不影響線路正常運(yùn)行的狀況下減小線路上的電阻，就能夠有效的起到節(jié)能的作用。我們更進(jìn)一步的來探討，與線路電阻有關(guān)的是線路自身的電導(dǎo)、線路截面和線路的長度，相應(yīng)的節(jié)能方式也就可以分為三個(gè)大類：一是選用電導(dǎo)率比較小的金屬材質(zhì)來作為線路的輸電導(dǎo)線；二是盡可能的減少線路的長度，這一點(diǎn)可以通過線路少走彎路、不走回頭路來實(shí)現(xiàn)；三是適當(dāng)?shù)脑龃髮?dǎo)線截面的面積。

2.2無功補(bǔ)償

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，無功功率占有供配電設(shè)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(wǎng)的電壓下降，從而大幅度影響到電能質(zhì)量和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，為了實(shí)現(xiàn)無功就地平衡，減少損耗，可以選用恰當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償設(shè)備，這樣也能夠有效提高社會和經(jīng)濟(jì)的雙重效益。具體而言，對無功補(bǔ)償設(shè)備有以下幾點(diǎn)要求：一是在使用電容器補(bǔ)償時(shí)，電容器容量的確定應(yīng)該根據(jù)具體參數(shù)，如目標(biāo)功率因數(shù)、配電電壓的容量、負(fù)荷等等，通過對這些參數(shù)的計(jì)算來確定；二是為了達(dá)到良好的補(bǔ)償效果，應(yīng)該采用集調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準(zhǔn)確、適應(yīng)面廣等優(yōu)點(diǎn)為一體的模糊投切方式，因?yàn)橐郧暗难a(bǔ)償電容組中電容器的分擔(dān)方式、投切開關(guān)的方式、按編碼配置的方式、按比例分配的方式等，都不能達(dá)到現(xiàn)在我們想要的補(bǔ)償效果；三是最好選擇無功功率作為投切參數(shù)物理量，以有效防止投切振蕩、無功倒送等情況的發(fā)生。此外，無功補(bǔ)償裝置最好就地安裝，實(shí)行就地補(bǔ)償，這樣才能使線路上的無功傳輸減少，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.3使用有源濾波器

為了有效避免與電網(wǎng)聯(lián)結(jié)電氣設(shè)備的誤動(dòng)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(dòng)作主要是由于電氣設(shè)備數(shù)量的增加，產(chǎn)生的諧波越來越多，又由于這些諧波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)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(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。概括起來，有源濾波器主要以下特性：具有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能；反應(yīng)快；能使功率范圍更寬大等，能使無功補(bǔ)償達(dá)到更好的效果。一般情況下，采用有源濾波器對產(chǎn)生的諧波進(jìn)行過濾，在電氣設(shè)備誤操作之前就能夠?qū)⑵渥柚?，使電氣設(shè)備的運(yùn)行更加有效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

2.4選擇電壓等級

電壓等級的合理配置同樣能夠起到較好的節(jié)能效果，一方面是處理好高壓和低壓配電的電壓等級選擇，另一方面就是在進(jìn)行供電電壓的確定時(shí)，需要綜合性的考慮多方面的影響因素來進(jìn)行，包括用電設(shè)備的性質(zhì)、設(shè)計(jì)的前景規(guī)劃、電網(wǎng)的發(fā)展計(jì)劃以及供電回路的數(shù)量等。

2.5供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一是盡可能的減少配電的級別，這樣能夠有效的提高供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；二是要要結(jié)合實(shí)際的用電狀況來對供配電的狀況進(jìn)行確定，盡可能的保證變壓器處于負(fù)荷的中心位置，這樣就能夠最大程度的降低供電半徑，從而實(shí)現(xiàn)電力節(jié)能，并且，這樣一種節(jié)能方式還能夠一定程度上提高供電的質(zhì)量。

2.6提高自然功率因數(shù)

在沒有安裝無功補(bǔ)償裝置的供配電系統(tǒng)中，系統(tǒng)所做的有功功率與無功功率的比值一般稱為自然功率因素。提高自然功率因素就是無非就是兩種方法，一是增大有功功率，二是減少無功功率。一般來講，電氣設(shè)備的種類可以分為直流設(shè)備、電感設(shè)備與電容設(shè)備，但無論哪一種設(shè)備，無功功率的產(chǎn)生都是不可避免的。但是我們卻能夠通過系統(tǒng)自身所具有的超前無功來抵消其在運(yùn)行中所產(chǎn)生的無功，這樣一來就能夠?qū)崿F(xiàn)提高自然功率因素的目的。一般可以采取的方法是使用功率因素高的同步電動(dòng)機(jī)，一種是通過安裝電容器來對其進(jìn)行無功補(bǔ)償。

3、結(jié)語

總之，在當(dāng)前的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)是其基本的設(shè)計(jì)原則之一。在具體的工程實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)電氣設(shè)備的實(shí)際需要，做好供配電線路設(shè)計(jì)，必要時(shí)可以安裝無功補(bǔ)償裝置或?yàn)V波器，當(dāng)然也可以采取一些其他的節(jié)能措施，來達(dá)到節(jié)能目的。

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