電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)研究

李愛淑 陸　微

（長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校，吉林 長春 130000）

電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)研究

李愛淑 陸微

（長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校，吉林 長春 130000）

電氣自動(dòng)化技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)的一門重要工程學(xué)科。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明以及實(shí)現(xiàn)，極大地提高了生產(chǎn)效率，改善了工作環(huán)境，在很多方面都成為推動(dòng)生產(chǎn)方式變革的主要?jiǎng)恿σ蛩?。我國正處于?jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段，實(shí)施電氣自動(dòng)化是保障工業(yè)經(jīng)濟(jì)又好又快地發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)要件。在全球環(huán)境污染凸顯的今天，開發(fā)設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)，是推動(dòng)電氣自動(dòng)化健康發(fā)展的重要前提。本文圍繞電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)有關(guān)問題進(jìn)行探討，對電氣自動(dòng)化及節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡要介紹，并對電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了著重分析與闡述。

電氣自動(dòng)化；節(jié)能技術(shù)；分析

電氣自動(dòng)化是現(xiàn)代社會(huì)人類工業(yè)體系的重要發(fā)展方向。在科學(xué)技術(shù)日臻成熟的今天，電氣自動(dòng)化正在向著社會(huì)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展到民生保障的各個(gè)環(huán)節(jié)逐步滲透發(fā)展著，并且在人類發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮出越來越大的作用。電氣自動(dòng)化的實(shí)施，是人類發(fā)展史上的一項(xiàng)重要進(jìn)步。目前世界各國都高度關(guān)注電氣自動(dòng)化的發(fā)展情況。我國自改革開放以來，經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了騰飛，由此帶動(dòng)了一系列科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)后，在工業(yè)領(lǐng)域的許多方面已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化。電氣自動(dòng)化的發(fā)展，對于我國國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。隨著環(huán)境保護(hù)和資源緊張問題在全世界范圍內(nèi)凸顯，節(jié)能降耗立刻成為各國政府和社會(huì)普遍關(guān)注的問題，電氣自動(dòng)化由于應(yīng)用范圍廣泛，其節(jié)能情況對于整個(gè)社會(huì)體系的節(jié)能降耗工作有著直接且顯著的影響，因而成為政府開展節(jié)能降耗工作的重要領(lǐng)域。積極推動(dòng)電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)，不但可以降低能耗，節(jié)約資金，還有利于減少污染排放，提高環(huán)境質(zhì)量，對于提高相關(guān)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益效果明顯。在具體實(shí)施過程中，在城市電網(wǎng)不斷增容擴(kuò)建的大形勢下，整流器、變頻器的大量使用，帶來了諧波污染，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了負(fù)面影響。為了推動(dòng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的健康發(fā)展，就必須從節(jié)能和消除諧波兩個(gè)方面著手，圍繞電力濾波器、無功補(bǔ)償、變壓器等重點(diǎn)領(lǐng)域，積極開展技術(shù)研發(fā)工作。

一、電氣自動(dòng)化及節(jié)能設(shè)計(jì)綜述

電氣自動(dòng)化是信息技術(shù)發(fā)展到較高水平的一個(gè)重要產(chǎn)物。它橫跨多門學(xué)科，應(yīng)用遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ罡鱾€(gè)方面，范圍十分廣泛。電氣自動(dòng)化在提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)營成本，改善生產(chǎn)條件，提升經(jīng)濟(jì)效益等多個(gè)方面都有著十分重要的影響。隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，節(jié)能減排成為當(dāng)前階段工業(yè)經(jīng)濟(jì)改革的重要內(nèi)容。在這個(gè)過程中，先進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)揮了重要作用。在很大程度上，經(jīng)濟(jì)體制、生產(chǎn)方式、工藝路線的改革，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，無不依賴于生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)裝備技術(shù)水平的發(fā)展。電氣自動(dòng)化技術(shù)正是這些先進(jìn)科學(xué)技術(shù)中的一個(gè)典型代表。以電氣自動(dòng)化為特征的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)是今后世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要領(lǐng)域，也是國家間經(jīng)濟(jì)競爭的主戰(zhàn)場。哪一個(gè)國家掌握了先進(jìn)節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了具有先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)，哪一個(gè)國家就擁有了制定世界經(jīng)濟(jì)規(guī)則的話語權(quán)。就我國自身當(dāng)前情況來看，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷增大，大量變頻器、整流器的使用，帶來了沉重的諧波污染，給電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全帶來嚴(yán)重威脅，已經(jīng)成為電力企業(yè)不得不高度重視的問題。針對這個(gè)問題，開展電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)，開發(fā)新型變壓器，提高無功補(bǔ)償水平，實(shí)施有源濾波器，從而降低電能在電力傳輸過程中的損耗，提高電能利用效率，既能改善電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境，提高電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性，保障電能供應(yīng)，還有利于降低環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收。

二、電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)分析

電力系統(tǒng)電氣自動(dòng)化是一個(gè)非常復(fù)雜煩瑣的系統(tǒng)工程，要提高電力系統(tǒng)電氣自動(dòng)化節(jié)能水平，有以下兩個(gè)方向，一是從電氣工程本身設(shè)計(jì)著手，另一個(gè)是在電氣系統(tǒng)中采用節(jié)能技術(shù)。

（一）電氣工程設(shè)計(jì)方面的節(jié)能設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)電氣工程節(jié)能，第一步要保證電氣工程設(shè)計(jì)質(zhì)量以及涉及的各類設(shè)備的性能指標(biāo)符合技術(shù)要求。這是開展節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有這步滿足了，后面的工作才有意義。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化節(jié)能的方法有下面兩個(gè)方法：

1.優(yōu)化配電設(shè)計(jì)

電氣設(shè)備要正常運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)揮能效，就必須有一個(gè)電力單元為其提供充足、穩(wěn)定的電能。由于電氣工程的復(fù)雜性，在進(jìn)行電氣工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到電力系統(tǒng)對于整個(gè)電氣系列來說是否適應(yīng)的問題。這里所謂的適應(yīng)性包含很多內(nèi)容，首先是電力單元能夠滿足電氣系統(tǒng)正常工作中所需要的電力穩(wěn)定性和容量兩方面的需求。同時(shí)，電力單元還要適應(yīng)電氣設(shè)備在控制方式方面的需求。配電設(shè)計(jì)工作要充分考慮到用電設(shè)備、電氣設(shè)備的相關(guān)需求，以及整個(gè)電力系統(tǒng)在運(yùn)行效率、穩(wěn)定性、操控性、靈活性和可靠性等方面情況。由于電能所具有的潛在破壞性，在進(jìn)行配電設(shè)計(jì)時(shí)，還要重點(diǎn)考慮系統(tǒng)的安全性情況。配電線路必須使用絕緣性能好，符合對應(yīng)技術(shù)規(guī)范的導(dǎo)線，同時(shí)要能夠承擔(dān)系統(tǒng)工作時(shí)的電力負(fù)荷，具有較高的熱穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，能夠承受系統(tǒng)中電力發(fā)生的劇烈變化，以確保在電氣系統(tǒng)運(yùn)行的過程中用電設(shè)備與配電設(shè)備的安全。作為電氣設(shè)備，防雷與接地措施都是為了保證安全而必須采取的措施。

2.改進(jìn)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率

傳統(tǒng)的電氣設(shè)備在節(jié)能上沒有太大要求，系統(tǒng)整體能耗較高。在先進(jìn)技術(shù)的支持下，許多具有節(jié)能功效的新型電氣設(shè)備出現(xiàn)并投入到實(shí)際使用之中。在進(jìn)行電氣工程設(shè)計(jì)時(shí)，要優(yōu)先選用這些具有節(jié)能功能的新型設(shè)備。通過各個(gè)單元的節(jié)能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能目的。同時(shí)，均衡負(fù)荷、補(bǔ)償無功、減少電路損耗等技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)電氣工程節(jié)能的常用手段，通過綜合使用上述方法和設(shè)備，推動(dòng)電氣工程電能利用效率以及電氣設(shè)備運(yùn)行效率的提升，以達(dá)到降低系統(tǒng)電能損耗的目的。

（二）電氣系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)

1.降低電能的傳輸消耗

電力在輸電線路上進(jìn)行傳輸，部分電能會(huì)因?yàn)檩旊娋€路的阻抗而消耗掉，從電力利用角度來看，這部分電能沒有得到應(yīng)有的利用，屬于無用功。無用功是因?yàn)檩旊妼?dǎo)線的電阻而產(chǎn)生的，要降低電能傳輸消耗，就必須降低導(dǎo)線電阻。可以采取的方法有以下幾種：一是選擇導(dǎo)電性好的材料作為導(dǎo)線材料，從根本上降低電能損壞。二是基于導(dǎo)線電阻和導(dǎo)線長度成正比，而導(dǎo)線面積成反比的特性，在其他條件允許的情況下，適當(dāng)減少導(dǎo)線長度，增大導(dǎo)線截面積。因此在布設(shè)電力線路時(shí)，就需要盡可能地選擇直線線路，減少線路拐彎導(dǎo)致的線路增長。

2.選取適當(dāng)?shù)淖儔浩?/p>

一是要優(yōu)先選擇具有節(jié)能功能的變壓器，二是要采用適當(dāng)?shù)墓╇姺绞?，比如三相四線制。三是要結(jié)合使用單向自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，避免負(fù)荷不平衡現(xiàn)象發(fā)生。

3.使用無功補(bǔ)償技術(shù)

在電力系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下，配電設(shè)備容量中很大一部分被無功功率占據(jù)，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓下降，給電網(wǎng)運(yùn)行的高效、安全運(yùn)行帶來了負(fù)面影響。依照我國現(xiàn)行用電制度，當(dāng)用戶端功率因素不足0.9時(shí)，用戶會(huì)受到相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)處罰。這種方法實(shí)際上是將電力企業(yè)的損失轉(zhuǎn)移給電力用戶。采用無功補(bǔ)償技術(shù)可以提高功率因數(shù)，既穩(wěn)定了系統(tǒng)電壓，提高供電質(zhì)量，又降低能耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4.使用有源濾波器

隨著電網(wǎng)規(guī)模的增多，系統(tǒng)中的電氣設(shè)備越來越多，由此產(chǎn)生的諧波也呈上升趨勢。當(dāng)諧波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生的電壓與基波電壓向重疊，會(huì)導(dǎo)致電壓畸變問題，引發(fā)電氣設(shè)備誤動(dòng)作。諧波的存在會(huì)造成與電網(wǎng)相連之電氣設(shè)備的誤動(dòng)作，從而引發(fā)各類異常問題乃至安全事故。要防止這種情況發(fā)生，就必須消除諧波。使用有源濾波器是當(dāng)前普遍采用的技術(shù)手段。大量實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示，有源濾波器是各類消除諧波影響技術(shù)中最為有效的方法。有源濾波器具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性，反應(yīng)迅速，功率適應(yīng)范圍廣，對于無功補(bǔ)償具有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。使用有源濾波器，可以有效防止電氣設(shè)備誤操作，提高電氣設(shè)備運(yùn)行效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

結(jié)語

節(jié)能減排是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要舉措，甚至因此形成了節(jié)能經(jīng)濟(jì)這一概念。隨著全球一體化趨勢的日漸明顯，各國產(chǎn)業(yè)、行業(yè)、企業(yè)間的競爭呈現(xiàn)出白熱化的狀態(tài)，競爭深入到經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的方方面面。而在全球資源、能源緊張的大形勢下，節(jié)能降耗無疑是產(chǎn)業(yè)、企業(yè)間競爭的重要領(lǐng)域。要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展，國家制定實(shí)施了節(jié)能戰(zhàn)略，倡導(dǎo)節(jié)能理念，大力推動(dòng)節(jié)能技術(shù)的推廣與應(yīng)用，出臺(tái)相應(yīng)優(yōu)惠政策，支持、鼓勵(lì)企業(yè)實(shí)施技術(shù)升級(jí)，推進(jìn)節(jié)能改造。電氣自動(dòng)化行業(yè)的相關(guān)企業(yè)要牢牢把握這個(gè)寶貴時(shí)機(jī)，深挖技術(shù)潛能，推動(dòng)節(jié)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的健康發(fā)展。

［1］周丹.我國工業(yè)節(jié)能電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008（17）：65.

［2］孫柏林.中國自動(dòng)化與可持續(xù)發(fā)展——自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入“節(jié)能經(jīng)濟(jì)”新時(shí)代［J］.自動(dòng)化博覽，2010（1）：23.

TM76

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長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校校級(jí)項(xiàng)目XJKT1511。