電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

李同軍

【摘 要】現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展也推動(dòng)了信息技術(shù)的發(fā)展，電氣系統(tǒng)在完善自動(dòng)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，還融入了節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)，并且這樣的結(jié)合已經(jīng)變成了電氣自動(dòng)化未來發(fā)展的導(dǎo)向，所以，本文就電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的研究進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；節(jié)能技術(shù)；設(shè)計(jì)

前言

電氣自動(dòng)化過程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)在整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中起著非常重要的作用，優(yōu)良的節(jié)能技術(shù)方案可以降低電力用戶的用電成本以及減小能源消耗。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的前提條件是確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行，并在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化各個(gè)電力傳輸環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電能的高效利用。在節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，需要以提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率為目標(biāo)，最大可能地降低電力能源的各種方式損耗。只有充分發(fā)揮電氣節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，才能真正實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的高效優(yōu)質(zhì)管理與傳輸電能的作用與價(jià)值，為國家?guī)砹己玫慕?jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

一、電氣自動(dòng)化及節(jié)能設(shè)計(jì)概述

在電氣信息發(fā)展領(lǐng)域， 電氣自動(dòng)化是一門新興的科學(xué)性學(xué)科， 對(duì)我國的工業(yè)生產(chǎn)和人民群眾的日常生活起到很大的作用。 電氣自動(dòng)化不僅可以提高工業(yè)領(lǐng)域的工作效率和運(yùn)作成本， 還可以促進(jìn)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和改善工業(yè)發(fā)展的勞動(dòng)條件。近年來， 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提高和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，提出了“綠色工業(yè)革命”的發(fā)展理念，因而工業(yè)節(jié)能和環(huán)保成為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要目標(biāo)， 所以先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)為相關(guān)行業(yè)的節(jié)能減排提供了有力的保障。 由此可知，未來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r就是誰掌握先進(jìn)的節(jié)能科技， 就可以獲得掌控經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)權(quán)。

隨著城市化的不斷推進(jìn)，城市電網(wǎng)的供電需求逐步加大，電力系統(tǒng)不斷增容。原有的操控技術(shù)主要是變頻器和整流器的應(yīng)用，然而這些設(shè)備的使用對(duì)電網(wǎng)的危害很嚴(yán)重。所以，電氣自動(dòng)化通過在變壓器和無功補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)領(lǐng)域進(jìn)行突破，減少電路的傳輸損耗，優(yōu)選變壓器和使用有源濾波器等方式，使電氣系統(tǒng)在運(yùn)行中達(dá)到節(jié)能的目的。

二、電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)提高的必要性

隨著社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電的需求增加，日常生活中電器設(shè)備需要電能的供應(yīng)，企業(yè)生產(chǎn)中電氣 自動(dòng)化電力設(shè)備離不開電能，隨著電氣設(shè)備的日益普及，人們對(duì)電能需求也大大增加，目前，電能供應(yīng)問題日益嚴(yán)峻，如果解決不好電能供應(yīng)問題，會(huì)造成輸電、供電出現(xiàn)癱瘓，人們無法正常生活，陷人混亂中為了應(yīng)對(duì)電能危機(jī)，需要降低電氣自動(dòng)化設(shè)備的耗能情況，提高節(jié)能電氣自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展，提高電能的利用率，只有這樣，才可以降低電能成本，緩解電能危機(jī)的嚴(yán)峻形勢(shì)，因此，大力發(fā)展電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)非常有必要，有利于確保電氣自動(dòng)化更好的服務(wù)人民。

三、電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

1、減少電能在線路上的傳輸損耗

實(shí)際的傳輸過程中，減少電能損耗最直接的方式就是減小電阻，節(jié)能設(shè)計(jì)最直接的目的就是要減少電能消耗，這樣才會(huì)減少對(duì)電網(wǎng)的損害。這樣所產(chǎn)生的功率損耗就會(huì)減少。然而線路上的電流是不能改變的，導(dǎo)線的電阻是與導(dǎo)線的截面積成反比，而與電導(dǎo)、導(dǎo)線長度成正比。因此 ，為了有效減少電能在線路上的傳輸損耗 ，就只有減小導(dǎo)線的電阻。減少導(dǎo)線的電阻就可以從以下幾個(gè)方面入手：一是增大導(dǎo)線的橫截面積。在各方面條件允許的情況下，盡量選擇橫截面積較大的導(dǎo)線 ，通過減小電阻減少損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。二是為了使減少電能在來回的電路上的損失，選用電導(dǎo)率較小的材質(zhì)做導(dǎo)線；三減小導(dǎo)線的長度；這一方面可以避免導(dǎo)線走回頭路，以減少電能在來回的電路上的損失。在進(jìn)行布線的時(shí)候讓導(dǎo)線盡量走直路，避免過多的走彎路，從而減少導(dǎo)線的長度。四是變壓器應(yīng)該盡量接近負(fù)荷中心，從而減小供電距離。

2、合理選擇變壓器

變壓器的選擇關(guān)系到節(jié)能是否有效，因此，必須要合理慎重選擇變壓器。在設(shè)計(jì)選擇變壓器時(shí) ，應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)要求：一是為了使流過的三相電的電流保持平衡，應(yīng)減少變壓器本體損耗，最好采用一些諸如三相四線制供電、單相自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備、將單相用電設(shè)備均勻分接在三相電源上等有效的減少負(fù)荷不平衡的方法；二是變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的，以大大減少變壓器的有功功率損耗。合理選擇變壓器，就可以在一定程度上起到節(jié)能效果。

3、無功補(bǔ)償

無功補(bǔ)償是無功功率補(bǔ)償?shù)暮喎Q，作用是降低變壓器上的輸電消耗，提高效率。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網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電能質(zhì)量。無功功率的直觀表現(xiàn)為功率因數(shù)偏低，若功率因數(shù)小于0.9時(shí)，供電部門繳納就會(huì)向用戶收取一定比率的罰款，而對(duì)于用戶而言，用戶用電的成本也增高，經(jīng)濟(jì)效益也就下降了。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經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的雙重效益。

在采用無功補(bǔ)償設(shè)備對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，對(duì)于無功補(bǔ)償設(shè)備的要求有以下幾點(diǎn)：一是為了有效的防止過補(bǔ)償投切、振蕩和無功倒送，在電容器的無功電流、功率參數(shù)、無功功率這些投切物理量中最好選擇無功功率作為投切參數(shù)物理量。二是電容器容量的確定應(yīng)該根據(jù)具體參數(shù)使用電容器補(bǔ)償 ，如目標(biāo)功率因數(shù)、配電電壓的容量、負(fù)荷等等，通過對(duì)這些參數(shù)的計(jì)算來確定；三是因?yàn)橐郧暗难a(bǔ)償電容組中電容器的分擔(dān)方式、按編碼配置的方式、投切開關(guān)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；為了達(dá)到良好的補(bǔ)償效果，應(yīng)該采用跟蹤準(zhǔn)確、集調(diào)節(jié)平滑、適應(yīng)面廣等優(yōu)點(diǎn)為一體的模糊投切方式 。

4、使用有源濾波器

由于電網(wǎng)中的非線性電壓電流特性的電氣設(shè)備的數(shù)量不斷增加，因此也使產(chǎn)生的諧波電流也越來越多，而這些諧波電流在電網(wǎng)阻抗上與基波電壓產(chǎn)生的電壓重疊就會(huì)引起電壓的畸變，從而造成電網(wǎng)聯(lián)結(jié)與電氣設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。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。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。有源濾波器動(dòng)作迅速，濾波功能較為徹底。它可以提高供電的可靠性，維持電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)設(shè)備起到了很好的保護(hù)作用。

5、高效光源

除了在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中采用變壓器、無功補(bǔ)償、有

源濾波器等節(jié)能技術(shù)外。還可以采用高效光源節(jié)能，在家庭用戶中照明用電占整體用電的很大一部分，因?yàn)楦咝Ч庠淳哂泄馍?、發(fā)光率高、顯色性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，能從根本上節(jié)約能源。目前在許多公共場合對(duì)于高效光源的利用正在不斷發(fā)展，和普通照明相比，高效光源更加明亮、適用、耐用，并可以充分起到節(jié)能的作用。由此，要不斷地對(duì)電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行研究，這不僅可為電氣節(jié)能提供有力的技術(shù)保障，而且還將大大地促進(jìn)電氣節(jié)能高新技術(shù)的發(fā)展。

6、電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)與光伏設(shè)備的發(fā)展的結(jié)合

中國是光伏產(chǎn)業(yè)巨大發(fā)展基地，增長速度已經(jīng)位于世界前列。在倡導(dǎo)低碳、環(huán)保的今天，將電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，不遺余力的致力于發(fā)展節(jié)能環(huán)保，在技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)地位上遙遙領(lǐng)先。無論是研發(fā)還是生產(chǎn)，我們始終堅(jiān)持科技創(chuàng)新的理念，一次次實(shí)現(xiàn)自我超越。

由于對(duì)環(huán)保越來越高的要求，光伏產(chǎn)業(yè)在未來的發(fā)展中將會(huì)走得越來越遠(yuǎn)，更加順暢。無論是從技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)規(guī)模，還是品牌效應(yīng)上，中國的光伏制造業(yè)都擁有非常強(qiáng)大的競爭實(shí)力，國內(nèi)的設(shè)備性能在近幾年有了顯著的提高，加快了與國際接軌的速度。如今，我國的光伏設(shè)備制造業(yè)已經(jīng)形成了一個(gè)更加完整地體系，在此基礎(chǔ)上，我們面臨的重大課題就是如何更好的做到節(jié)能環(huán)保，除了堅(jiān)持不懈地努力，必須要與電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造更好地發(fā)展。

結(jié)語

隨著科技的發(fā)展，越來越多的電氣自動(dòng)化電力設(shè)備被應(yīng)用到各行各業(yè)，在工業(yè)領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域以及國防事業(yè)中，電氣自動(dòng)化電力設(shè)備都發(fā)揮了重要的角色，隨著電力設(shè)備的發(fā)展，電能需求量開始大增，這樣就需要提高 電氣 自動(dòng)化設(shè)備的節(jié)能技術(shù)，降低能量的損耗只有提高電氣 自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)，才可以應(yīng)對(duì)電能緊張等問題，更好的發(fā)展電氣自動(dòng)化設(shè)備發(fā)展，更好的促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，提高人們的生活水平。

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