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

郭云忠

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣系統(tǒng)自動(dòng)化已經(jīng)不是一個(gè)陌生的名詞，并且已經(jīng)成為了設(shè)計(jì)者不斷追求的主要目標(biāo)。在生活條件逐步改善的情況下，人們開始追求有效率、有品質(zhì)的生活，因此對(duì)電氣系統(tǒng)的供電要求也越來(lái)越高。隨著電氣消耗量的不斷增加，追求節(jié)能的設(shè)計(jì)技術(shù)，是應(yīng)對(duì)當(dāng)前用電緊張和能源消耗的一個(gè)有效方式。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化;節(jié)能設(shè)計(jì);分析

一、前言

節(jié)能是目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)十分重要的目標(biāo)，而先進(jìn)的自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)成為促進(jìn)各個(gè)行業(yè)節(jié)能減排的關(guān)鍵武器。針對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)而言，因?yàn)槌鞘须娋W(wǎng)及其電容的進(jìn)一步增加，所使用的變頻器、整流器等也越來(lái)越多，從而產(chǎn)生了大量的諧波，導(dǎo)致電網(wǎng)節(jié)能受到威脅。所以，為了更好地消除諧波，從節(jié)能的角度考慮，電氣自動(dòng)化節(jié)能必須從變壓器、有源濾波器以及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)确矫娴募夹g(shù)上進(jìn)行努力，通過(guò)降低電路的傳輸損耗、選擇性能優(yōu)良的變壓器、補(bǔ)償無(wú)功以及選擇有源濾波器等方式使得電氣系統(tǒng)在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。唯有如此，才能夠使得電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在使用過(guò)程實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

二、電氣工程設(shè)計(jì)原則

1. 優(yōu)化供配電設(shè)計(jì)，促進(jìn)電能合理利用

應(yīng)該滿足用電設(shè)備對(duì)于負(fù)荷容量、電能質(zhì)量與供電可靠性的要求;應(yīng)能保證電氣設(shè)備對(duì)于控制方式的要求，從而使電氣設(shè)備的使用功能得到充分的發(fā)揮。做到供電系統(tǒng)高效、靈活、穩(wěn)定、易控、多樣、便捷、暢通。其次考慮的是安全性，電氣線路應(yīng)有足夠的絕緣距離、絕緣強(qiáng)度、負(fù)荷能力、熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定的裕度;確保供電、配電與用電設(shè)備的安全運(yùn)行;有可靠的防雷裝置;防雷擊技術(shù)措施;在特殊功能的場(chǎng)合下還應(yīng)有防靜電、防浪涌的技術(shù)措施。在滿足工程電氣工程的實(shí)用性和安全性的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的技術(shù)，優(yōu)化供配電設(shè)計(jì)，促進(jìn)電能合理利用。

2. 提高設(shè)備運(yùn)行效率，減少電能的直接或間接損耗

在滿足建筑物對(duì)使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能減少建設(shè)投資，最大限度的減少電能與各種資源的消耗。選用節(jié)能設(shè)備、均衡負(fù)荷、補(bǔ)償無(wú)功、減少線路損耗、降低運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用，提高電源的綜合利用率，提高設(shè)備運(yùn)行效率、減少電能的間接或直接損耗。

3. 合理調(diào)整負(fù)荷，選取合理的設(shè)計(jì)系數(shù)，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率

在滿足水工建筑物對(duì)使用功能的要求和確保安全的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)盡可能提高電能質(zhì)量、合理調(diào)整負(fù)荷、選取合理的設(shè)計(jì)系數(shù)、在特殊用電的情況下選擇合理的節(jié)能措施，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率節(jié)約電能。

三、電氣系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)

1. 減少電能在線路上的傳輸損耗

電能在傳輸?shù)倪^(guò)程中由于導(dǎo)線上存在著電阻就會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗。然而線路上的電流是不能改變的，為了減少線路上電能的損耗就只有減小導(dǎo)線的電阻。導(dǎo)線的電阻是與電導(dǎo)、發(fā)光率高、導(dǎo)線長(zhǎng)度成正比，而與導(dǎo)線的截面積成反比。因此，減少導(dǎo)線的電阻就可以從以下幾個(gè)方面入手：

（1）選用電導(dǎo)率較小的材質(zhì)做導(dǎo)線。

（2）減小導(dǎo)線的長(zhǎng)度;這一方面可以在進(jìn)行布線的時(shí)候讓導(dǎo)線盡量走直路，避免過(guò)多的走彎路，從而減少導(dǎo)線的長(zhǎng)度。避免導(dǎo)線走回頭路，以減少電能在來(lái)回的電路上的損失。另外，變壓器應(yīng)該盡量接近負(fù)荷中心，從而減小供電距離。

（3）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，從而通過(guò)減小電阻減少損耗。

2. 無(wú)功補(bǔ)償

在電力系統(tǒng)中，無(wú)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，也因此影響了電能質(zhì)量和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。而對(duì)于用戶而言，無(wú)功功率的直觀表現(xiàn)為功率因數(shù)偏低，而當(dāng)功率因數(shù)小于0.9時(shí)，用戶就會(huì)向供電部門繳納一定比率的罰款，因此用戶用電的成本也增高，經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)下降。但是我們?nèi)暨x用恰當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的話就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地平衡，提高功率因數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗、提高電能質(zhì)量、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的目的，而且能夠提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。比如，在受導(dǎo)電抗的作用下，電機(jī)發(fā)出的交流電流和交流電壓的相位角不為零，因此電機(jī)發(fā)出的電能不能完全被用電器吸收，不能被吸收的部分則在電機(jī)和用電器之間往返變化而不會(huì)釋放出來(lái)。又因?yàn)殡娙萜鳟a(chǎn)生的是超前的無(wú)功，因此采用電容器補(bǔ)償可以與無(wú)功率的電能進(jìn)行抵消。

在采用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的要求有以下幾點(diǎn)：

（1）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)配電電壓的容量、負(fù)荷、三相電壓的平衡度、自然功率因素、目標(biāo)功率因數(shù)等參數(shù)經(jīng)過(guò)計(jì)算來(lái)確定。而若是在補(bǔ)償處產(chǎn)生了諧波的話就要串聯(lián)一定量的電抗器，濾除線路上的諧波。

（2）為了有效的防止投切振蕩、過(guò)補(bǔ)償和無(wú)功倒送，在電容器的功率參數(shù)、無(wú)功電流、無(wú)功功率這些投切物理量中最好選擇無(wú)功功率作為投切參數(shù)物理量。

3. 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，因此產(chǎn)生的諧波電流也越來(lái)越多，而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(huì)引起電壓的畸變，從而造成與電網(wǎng)聯(lián)結(jié)電氣設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。因此，為了避免這些電氣設(shè)備的誤動(dòng)作就要消除諧波，而目前消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。

4. 其他形式的節(jié)能

除了在電氣系統(tǒng)中采用節(jié)能技術(shù)進(jìn)行節(jié)能之外，還可以采用其他的一些形式進(jìn)行節(jié)能，比如：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，因此，將照明的光源采用發(fā)光率高、光色好、顯色性能優(yōu)異的高效光源無(wú)疑是一個(gè)好的選擇。這樣就從根本上節(jié)約了能源。

四、總結(jié)

電氣自動(dòng)化的推廣使用是電氣供應(yīng)上的一個(gè)重要進(jìn)步，隨著社會(huì)的發(fā)展和能源消耗的增大，節(jié)能也成了一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)，可以減少環(huán)境的污染和減輕地球能源供應(yīng)的壓力。在電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)上面，對(duì)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析，有利于推動(dòng)節(jié)能工作的更好進(jìn)行，為節(jié)能型社會(huì)的建設(shè)提供幫助。