淺析電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)

韓 鵬

（四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，628040）

淺析電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)

韓 鵬

（四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，628040）

社會(huì)的高速發(fā)展，推動(dòng)著我國電氣自動(dòng)化行業(yè)的不斷發(fā)展。在我國的工業(yè)發(fā)展過程中，電氣系動(dòng)化行業(yè)的作用是十分明顯的，而且在實(shí)際生產(chǎn)過程中，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)是無法取替的。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，要注意電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制，才迎合我國“綠色生產(chǎn)”理念，促進(jìn)我國電氣自動(dòng)化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

電氣自動(dòng)化 節(jié)能控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、前言

電氣自動(dòng)化行業(yè)是電氣領(lǐng)域的新興行業(yè)，與社會(huì)的生產(chǎn)工作和人們的生活息息相關(guān)，改善人們的工作環(huán)境之余，還可以提高生產(chǎn)和工作的效率，幫助企業(yè)獲取更多的經(jīng)濟(jì)利益。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中一定要確保供電的安全性和可靠性，同時(shí)還需要注意能耗量的問題。當(dāng)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用范圍越來越大的時(shí)候，人們對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的要求也越來越高，除了希望電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在各種應(yīng)用環(huán)境中仍然能夠安全運(yùn)行之外，還希望能夠節(jié)約能源，減少能耗量，達(dá)到綠色環(huán)保的生產(chǎn)目標(biāo)。

二、電氣自動(dòng)化的簡介及其節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的重要性

在電氣信息領(lǐng)域中，電氣自動(dòng)化是一門新興的學(xué)科，而且隨著電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)的不斷提高和不斷推廣，在人們的生活、生產(chǎn)工作隨處可見電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅能夠幫助人們改善工作和生活環(huán)境，提高工作的效率，還可以幫助我國實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的生產(chǎn)目標(biāo)，達(dá)到“綠色生產(chǎn)”的要求減少電能的浪費(fèi)，幫助企業(yè)獲取極大的經(jīng)濟(jì)效益，降低我國工業(yè)發(fā)展過程中所需要的資金。另一方面，社會(huì)的高速發(fā)展對(duì)電力需求不斷增加，既要建立一個(gè)穩(wěn)定性、可靠性強(qiáng)的供電系統(tǒng)之余，還需要不斷提升我國的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)水平。隨著人們?cè)絹碓街匾暪?jié)能技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為了我國工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的主要研究目標(biāo)。電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的主要任務(wù)是幫助我國工業(yè)在面對(duì)越來越嚴(yán)峻的電力需求條件下，為各生產(chǎn)企業(yè)及人們生活建立一個(gè)穩(wěn)定性、可靠性極強(qiáng)的供電系統(tǒng)，提高電能傳遞的靈活性和可靠性。電能在傳輸?shù)倪^程中會(huì)產(chǎn)生一定的損耗量，而另一方面的諧波污染，也是影響我國電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的一大問題，所以在全面發(fā)展我國電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的時(shí)候，需要針對(duì)發(fā)展和完善的過程中現(xiàn)有的問題，提出解決方案。

三、我國電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)常用方法

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)在我國已經(jīng)有一定時(shí)間的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在這方面的領(lǐng)域已經(jīng)有著一定的豐富的研究成果，以下是我國電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，常用的節(jié)能設(shè)計(jì)方法：

（一）科學(xué)、合理設(shè)計(jì)配電方案

提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能效率不僅需要通過采取適當(dāng)?shù)墓?jié)能控制技術(shù)，更多的是需要從電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和裝備的開始就需要時(shí)刻考慮到節(jié)能的目的和著手處。對(duì)于電氣工程的設(shè)備及其安裝工作的安排，都需要進(jìn)行詳細(xì)、全面的考慮和設(shè)計(jì)，才能夠做好節(jié)能設(shè)計(jì)的第一步。所以，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的配電方案是十分重要。配電方案需要根據(jù)不同地區(qū)、不同功能的建筑物用電需求進(jìn)行安排和設(shè)計(jì)。因此，在設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)的時(shí)候，要根據(jù)地區(qū)對(duì)于用電需求的不同、建筑的作用和用電類型，進(jìn)行詳細(xì)、合理且科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，再根據(jù)設(shè)計(jì)原則和配電方案的合理性進(jìn)行選擇，從源頭開始節(jié)約能源。舉個(gè)例子，在我國夏天，各大城市使用空調(diào)的次數(shù)較多，對(duì)電力能源的消耗較大，因此，可以為制冷設(shè)備設(shè)置單獨(dú)變壓器的配點(diǎn)方法，可大大減少配電系統(tǒng)的變壓器容量。另一方面，電能在傳輸?shù)倪^程中，往往會(huì)有大量的損耗量，所以如果要達(dá)到節(jié)約能源的設(shè)計(jì)目標(biāo)，就需要選擇合適的導(dǎo)線材料。不同種類的導(dǎo)線材料有著不同的電阻特征，導(dǎo)線的長度、橫截面積等等都會(huì)影響導(dǎo)線的電阻率，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要根據(jù)不同材料的導(dǎo)線進(jìn)行不同的線路設(shè)計(jì)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)傳輸線路的時(shí)候，導(dǎo)線線路的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡可能地簡短、簡潔，才能夠大大減少電能在傳輸過程中損耗的電能。

（二）提高電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率

電力系統(tǒng)首選要做到的是選擇節(jié)能設(shè)備，也為自身的節(jié)能打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，為了讓電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的節(jié)能得到實(shí)現(xiàn)。還可以通過無功補(bǔ)償、降低電路損耗以及對(duì)負(fù)荷進(jìn)行均衡的方法來實(shí)現(xiàn)。例如，在設(shè)計(jì)配電方案時(shí)，可以通過負(fù)荷的合理調(diào)整以及設(shè)計(jì)系數(shù)的合理選擇來實(shí)現(xiàn)。通過采取這些方法，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行和安裝過程當(dāng)中，可以讓電源的綜合利用率以及設(shè)備的運(yùn)行效率得到有效的提升，降低電能的損耗。

（三）科學(xué)、合理選擇變壓器

在選擇變壓器的種類的時(shí)候，需要根據(jù)電網(wǎng)線路的實(shí)際情況進(jìn)行合理、科學(xué)的選擇。變壓器的種類不僅能夠?qū)鬏斁€路的整體功率造成影響，還可以對(duì)于設(shè)備的實(shí)際功率造成一定的影響。一般地，我國所選擇變壓器大多選擇節(jié)能環(huán)保型，確保電網(wǎng)在傳輸?shù)倪^程中功率能夠變得更加穩(wěn)定的同時(shí)，令電能的損耗量更加小。另一方面，變壓器的放置環(huán)境也會(huì)影響變壓器的工作壽命。變壓器可以選擇是否放置在高壓配電室的室內(nèi)或者室外，而選擇的根據(jù)一般會(huì)以室外的粉塵是否較多、室外的溫度以及師傅是否長期處于較高的水平等等?？偟膩碚f，選擇電氣系統(tǒng)的變壓器的時(shí)候，需要考慮到變壓器的種類、放置的環(huán)境以及變壓器定期維修實(shí)踐及方法等等。

四、我國電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)常用技術(shù)

在選擇電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備時(shí)，需要考慮到電能在傳輸過程中的損耗問題，同時(shí)還要提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，才能夠達(dá)到最終的設(shè)計(jì)目的：

（一）降低電能在傳輸過程中的損耗

電能在傳輸過程中，由于導(dǎo)線存在一定的電阻，導(dǎo)致電能出現(xiàn)損耗的問題，為了解決這一問題，就要降低導(dǎo)線的電阻。根據(jù)物理電學(xué)知識(shí)，導(dǎo)線的橫截面積和電阻是反比例的關(guān)系，而導(dǎo)線的長度和電阻是正比例的關(guān)系。在減少電能損耗問題的時(shí)候，要注意這一定律，通過以下幾種措施降低導(dǎo)線的電阻，例如選擇電導(dǎo)率比較小的材料作為導(dǎo)線的材料，又或者根據(jù)電氣工程的實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)乜s短導(dǎo)線的長度，如果導(dǎo)線的長度無法縮短的時(shí)候，可以適當(dāng)增加導(dǎo)線的橫截面積，都能夠有效降低導(dǎo)線的電阻，降低電能在傳輸過程中的損耗量。

（二）使用有源濾波器

在電氣自動(dòng)化的運(yùn)行過程當(dāng)中，為了能夠讓電網(wǎng)連接電網(wǎng)設(shè)備的誤動(dòng)作有效的減少，就一定要消除濾波。在電氣系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，會(huì)有諧波產(chǎn)生，諧波的產(chǎn)生會(huì)讓設(shè)備的實(shí)際可用性大大降低，直接影響設(shè)備的質(zhì)量，造成能源的損耗。使用有源濾波器就能夠有效地解決這個(gè)問題。具體來說，電氣設(shè)備的數(shù)量增加是誤動(dòng)作產(chǎn)生的主要原因，諧波也因?yàn)檫@個(gè)原因變得越來越多，因?yàn)檫@些諧波電流在實(shí)際電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生的電壓和基波電壓是彼此重疊的，這樣就讓讓電壓產(chǎn)生畸變，從而產(chǎn)生誤動(dòng)作。有源濾波器有兩大特點(diǎn)，第一是可以讓功率變得更寬大，促進(jìn)無功補(bǔ)償；第二是動(dòng)態(tài)性能較好，而且反應(yīng)速度快。在通常情況下，使用有源濾波器來過濾實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中產(chǎn)生的諧波，就可以避免電氣設(shè)備的誤操作，提高電氣設(shè)備的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

（三）合理選用無功補(bǔ)償設(shè)備

無功補(bǔ)償就是無功功率的簡稱，作用是讓變壓器上的輸電消耗有效降低，提高效率，但同時(shí)也在供配電設(shè)備容量中占有極大的一部分。無功補(bǔ)償設(shè)備是電力系統(tǒng)中非常重要的一環(huán)，無論是從提高供電質(zhì)量還是節(jié)能方面的都有著非常重要的影響，因此必須要非常重視對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)備的選擇，否則就會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)造成非常大的影響，合理現(xiàn)則無功補(bǔ)償設(shè)備，能夠同時(shí)完成節(jié)約能源、提高電能質(zhì)量、提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性這三個(gè)目的，提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。那么，在選擇無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)要遵循以下幾點(diǎn)選擇原則：

（1）根據(jù)參數(shù)進(jìn)行選擇。在選擇務(wù)工設(shè)備時(shí)，要根據(jù)具體的參數(shù)來進(jìn)行選擇和使用，如電壓的容量和負(fù)荷等等。

（2）根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行選擇。在選擇無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，要根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行情況來進(jìn)行綜合的考慮。要非常了解補(bǔ)償電路，根據(jù)線路的負(fù)荷情況來對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行選擇，如負(fù)荷較小的就選擇靜態(tài)補(bǔ)償裝置，負(fù)荷大的就選擇動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償設(shè)備對(duì)于電動(dòng)機(jī)等符合較大的線路的節(jié)能效果非常顯著。

（3）要想讓補(bǔ)償效果達(dá)到最佳，就必須要采用適應(yīng)面廣、調(diào)價(jià)平滑以及跟蹤定位準(zhǔn)確的模糊投切方式，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的補(bǔ)償電容組中的電容器身的分擔(dān)方式、投切開關(guān)方式以及按比例分配的方式等都不能讓我們實(shí)際需要的補(bǔ)償效果得到實(shí)現(xiàn)，因此，就必須要采用采用適應(yīng)面廣、調(diào)價(jià)平滑以及跟蹤定位準(zhǔn)確的模糊投切方式，來達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。

（4）在條件允許的情況下，投切參數(shù)的物理量要采用無功功率，防止投切震蕩以及無功倒送的情況。

（四）合理利用光源

太陽光等自然光是大自然中取之不盡的最優(yōu)能源之一，所以，要充分合理利用光源，能夠極大程度地節(jié)約能源。首先，要確定合理選擇采光方式。利用光源的時(shí)候，不僅需要自然光源，同時(shí)還需要把人工光源和自然光源有機(jī)地結(jié)合起來。自然光源的利用最常見就是照明工程的設(shè)計(jì)工作中。通過合理利用高效能的光源，能夠提高照明工程的照明效率，甚至還可以提高到好幾倍，節(jié)約了大量的電能。舉個(gè)例子，在工廠、住宅用的衛(wèi)生間及其上下樓梯間應(yīng)盡量通過合理設(shè)計(jì)窗口或者透光玻璃的面積，提高室內(nèi)的明亮度，又或者合理選擇節(jié)能顯著的吸頂燈為室內(nèi)照明，這種類型的燈具功率相對(duì)較低，但能滿足人們?nèi)粘Ｉ畹幕菊彰餍枰?，在使用過程中往往能夠節(jié)約一定的電能消耗量。而對(duì)于圖書館、閱覽室和超市的貨架處可以選擇緊湊型熒光燈這類光通量較高的燈具，同時(shí)由于光線比較集中，所以比較適合這類場(chǎng)所和人們生活的實(shí)際需要，減少了照明工程的投入成本和安裝。足可以見，合理利用光源，也是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制設(shè)計(jì)技術(shù)之一，但這種新型技術(shù)在我國應(yīng)用實(shí)踐較短，仍需要經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐才能夠得到完善。

五、結(jié)言

步入二十一世紀(jì)后，我國開始重視電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，并全面推廣和發(fā)展電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)，出臺(tái)相關(guān)的優(yōu)惠政策，為企業(yè)在這方面發(fā)展的時(shí)候提供了有利的條件。而另一方面，隨著人們對(duì)節(jié)能環(huán)保的意識(shí)越來越高，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)也變得越來越重要。電氣自動(dòng)化與人們的日常生活、工作息息相關(guān)，相關(guān)企業(yè)必須要認(rèn)清我國社會(huì)發(fā)展情況，充分把握機(jī)遇和挑戰(zhàn)，順應(yīng)潮流的發(fā)展，不斷提高企業(yè)自身的市場(chǎng)競爭力。但是目前我國電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)仍然處于初步的研究和時(shí)間階段，多種節(jié)能控制設(shè)計(jì)技術(shù)中存在的問題，仍然需要相關(guān)學(xué)者不斷努力。相信隨著我國科技技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)技術(shù)將能夠?yàn)槲覈摹熬G色生產(chǎn)”帶來明顯的成就，推動(dòng)我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。

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1007-6344（2015）11-0127-02