電氣自動化節(jié)能技術(shù)探析

劉盛家　金作鵬

摘要：社會在不斷發(fā)展進(jìn)步，信息技術(shù)也在不斷完善，目前所有的電力系統(tǒng)已走向自動化，那么在自動化的基礎(chǔ)上，人們更加注重節(jié)能設(shè)計技術(shù)。越來越多的人們在推廣節(jié)能這一主題。本文以電氣自動化為基礎(chǔ)，指出應(yīng)著重于變壓器、提高功率因數(shù)、電力電纜的選擇、合理選擇光源等節(jié)能技術(shù)，這樣可以讓節(jié)能技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)中發(fā)揮最好的效果。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；節(jié)能技術(shù)；簡述；必要性

在信息化技術(shù)高度發(fā)展的基礎(chǔ)上，電氣自動化的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。隨著電氣自動化技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們需求的層次也越來越高，建筑在智能樓房、住宅樓、在滿足使用較為安全、舒適的情況下，更應(yīng)該顧及到節(jié)能方面的設(shè)計。當(dāng)今綠色環(huán)保型的節(jié)能住宅是以后建筑發(fā)展的主要熱點(diǎn)趨勢之一，所以電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)也越來越重要。

一、電氣自動化及節(jié)能設(shè)計簡述

在社會和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的前提下，電力的需求越來越大，建立穩(wěn)健可靠的供電系統(tǒng)成為電網(wǎng)公司的首要任務(wù)。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)由于設(shè)備陳舊，主要依托人力來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行于管理。隨著計算機(jī)以及自動化技術(shù)的發(fā)展，電氣自動化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。電氣自動化系統(tǒng)是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)電能優(yōu)質(zhì)、靈活和可靠傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方案，系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)計方案也一直在不斷研究進(jìn)步。當(dāng)電氣自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計方案不能充分發(fā)揮作用時，會造成電能的嚴(yán)重浪費(fèi)并且可能威脅到整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)受到不利影響后，輸電、供電和配電環(huán)節(jié)就必然產(chǎn)生惡性循環(huán)，給生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重挑戰(zhàn)。當(dāng)前電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容量增速很大，特別對于城市電網(wǎng)設(shè)計性能優(yōu)良的節(jié)能方案十分困難。當(dāng)前電網(wǎng)中存在的非線性負(fù)載，比如變頻器和整流器，這些設(shè)備會引入大量諧波污染，給節(jié)能設(shè)計也帶來很大的干擾和挑戰(zhàn)。因此，如何提高節(jié)能系統(tǒng)的可靠性，如何最大限度地提升供電效率，是需要不斷投入研究的熱點(diǎn)問題。從電力傳輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)來看，減少輸電線路的傳輸損耗，提高變壓器的效率以及合理布置無功補(bǔ)償裝置都可以達(dá)到節(jié)能的目的。

二、發(fā)展電氣自動化節(jié)能設(shè)計的必要性

我國十二·五規(guī)劃中明確指出節(jié)能減排的目標(biāo)是2010年的萬元GDP能耗由2005年的1.22t標(biāo)準(zhǔn)煤下降到0.98t標(biāo)準(zhǔn)煤左右，下降20%。大力發(fā)展工業(yè)節(jié)能、建筑施工節(jié)能是中國可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。電力作為現(xiàn)代社會的主要能源之一，隨著工業(yè)以及生活電器的增多、用電量的增大，發(fā)展電力節(jié)能具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。目前電能供應(yīng)過程中出現(xiàn)較多的損耗，如果不改善優(yōu)化，很可能出現(xiàn)電能供應(yīng)緊張的問題，影響社會的正常秩序。為了解決這一問題，必須降低電氣自動化設(shè)備的能源消耗，提高其電能傳輸效率。只有充分提高了電能的傳遞、使用效率，才能緩解當(dāng)前電能供應(yīng)出現(xiàn)的危機(jī)，才能降低電力成本，提高供電單位的效益。

三、電氣系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)

①變壓器的節(jié)能設(shè)計。變壓器在電力自動化工程中扮有重要角色，是非常關(guān)鍵的設(shè)備。它具有轉(zhuǎn)換電壓、電流和功率的功能。變壓器是能源耗費(fèi)中占有較大比重的一個部分，若變壓器進(jìn)行空載運(yùn)行時，低壓系統(tǒng)的能源損耗基本是來自變壓器自身的運(yùn)行損耗。由此可見，變壓器的節(jié)能設(shè)計是否科學(xué)合理，攸關(guān)整個電力工程節(jié)能設(shè)計。因此，可由變壓器的節(jié)能設(shè)計來減少整個電力工程的能源消耗，減少電能在線路上的傳輸損耗。這可由一下幾個方面來著手：降低變壓器的型材消耗。在滿足變壓器工作要求的前提下，周密合理地選擇材料和運(yùn)行介質(zhì)，采用電導(dǎo)率相對較小的材質(zhì)做導(dǎo)線，可為電力工程間接地節(jié)約施工成本和節(jié)約電能。選擇適宜的變壓器容量及臺數(shù)。一般來說，變壓器的額定容量，主要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際用電的總有功功率來確定。變壓器如果選擇的容量過小，會讓變壓器長期在滿載及其過載方式下運(yùn)行，久而久之，會降低變壓器的使用壽命；如果容量選擇過大，變壓器經(jīng)常處在輕載的運(yùn)行狀態(tài)，這樣功率因數(shù)較低，極大地浪費(fèi)電力資源和設(shè)備利用率。為了多方面考慮，通常變壓器的選擇要預(yù)留20%的冗余余量。②提高功率因數(shù)。功率因數(shù)是電氣運(yùn)行的重要物理量，它與電氣設(shè)備的節(jié)能密切相關(guān)。功率因數(shù)如果長期控制在比較高的水平上，電力系統(tǒng)的無功功率就會變大，系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)化率就會變高，這樣可以減少線路無功損耗，實(shí)現(xiàn)減少整體無功電流、達(dá)到節(jié)能的目的。③電力電纜的選擇。電力電纜是輸配電系統(tǒng)的重要組成部分，其線路成本占總的電力工程的投資而言，相對較大，特別是電力線路長期投入使用，維護(hù)量會越來越大，所以電力電纜的選擇很重要。電力電纜的截面選擇：通常按照經(jīng)濟(jì)電流密度的曲線和持續(xù)允許的電流來進(jìn)行選擇。在一年中負(fù)荷最大的使用小時數(shù)相同的情況下，利用前者選擇電力電纜通常比按后者選擇的電纜截面要大一個等級，這樣對于電纜材料的投資和使用量非常不利。電力電纜的材質(zhì)選擇：因?yàn)閮r格關(guān)系，不少工程選購鋁電纜，其實(shí)從電力電纜的長期經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行的角度來看，鋁電纜在安全和節(jié)能方面是不占據(jù)優(yōu)勢。但是銅電纜越粗，比相同截面的鋁電纜貴重的倍數(shù)越大，所以在保證安全的前提下，個別截面較粗的電纜可以選取鋁電纜，較小截面的電纜可以選用銅電纜。④合理選擇光源。充分利用自然光照明。太陽光等自然光是大自然無私奉獻(xiàn)給我們的永不殆盡的禮物，充分使用自然光對于電氣自動化節(jié)能十分重要。在亮化工程中科學(xué)制定照明標(biāo)準(zhǔn)，確定合理采光方式，將人工光源和自然光源有機(jī)地結(jié)合起來。推薦選用高效能的光源以達(dá)到照明工程的節(jié)能設(shè)計。高效能的光源的發(fā)光效率是普通照明燈的好幾倍，可以大量的節(jié)約電力電能。例如：對于工廠、住宅用的衛(wèi)生問及其上下樓梯間應(yīng)盡量選擇節(jié)能顯著的吸頂燈為宜，這類燈具的功率相對較低，但能滿足人們生活的需要，所以選擇此類燈具會節(jié)約很多的電能。對于圖書館、閱覽室和超市的貨架處可以選擇緊湊型熒光燈，它的光通量較高，光線比較集中，適合這類場所和人們生活的實(shí)際需要，且減少了照明工程的投入成本和安裝。

總之，隨著社會的不斷進(jìn)步，電力技術(shù)的飛速發(fā)展，相信電氣自動化的節(jié)能技術(shù)在今后的使用頻率會越來越高，使用范圍越來越廣，并且今后研究的節(jié)能技術(shù)也會向更優(yōu)、更節(jié)能地方向發(fā)展。