淺析電氣工程及其自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)

楊國(guó)賓 何天宇

摘要：在工業(yè)生產(chǎn)中，電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)能夠充分保障設(shè)備的安全可靠性，同時(shí)還能提高運(yùn)行質(zhì)量，降低能耗，節(jié)約成本，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化本文就是針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化中的節(jié)能措施進(jìn)行分析，希望能對(duì)今后的工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：電氣工程及其自動(dòng)化;節(jié)能設(shè)計(jì);應(yīng)用

近年來(lái)在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化更加普及，被廣泛的運(yùn)用在人們的生產(chǎn)與生活之中。電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)作為現(xiàn)代新型技術(shù)的重要組成部分，發(fā)揮了巨大的作用，節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用，不僅可以緩和我國(guó)用電緊張的局面、保障輸電質(zhì)量，而且還能夠在很大程度上降低電能的浪費(fèi)與消耗，同時(shí)還能為人們提供良好的發(fā)展空間和環(huán)境。

一、電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)原則

（1）先進(jìn)性。在科技發(fā)展的帶動(dòng)下，各種新的節(jié)能設(shè)備和節(jié)能技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，積極引進(jìn)先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，確保電氣節(jié)能技術(shù)能夠始終走在行業(yè)前列，確保電氣自動(dòng)化工程節(jié)能效果的最大化。（2）環(huán)保性。電氣自動(dòng)化節(jié)能的主要目的，是為了提高能源的利用效率，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，提升企業(yè)綜合效益。對(duì)于電氣工程師而言，在電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對(duì)材料進(jìn)行合理選擇，確保材料的安全性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性，盡可能減少對(duì)于環(huán)境的污染和破壞，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。（3）安全性。在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候需要確保電氣設(shè)備處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。而在進(jìn)行電氣工程設(shè)計(jì)的時(shí)候首先需要考慮安全性，因此必須要保證電氣系統(tǒng)各項(xiàng)功能符合要求的前提下確保安全性，必須要兼顧兩者，從而才能夠更好的去把人們的安全，更好地達(dá)到節(jié)能控制的目的。（4）可持續(xù)性。在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展背景下，電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該負(fù)荷國(guó)家節(jié)能減排的要求，對(duì)于能源的消耗、污染的排放以及能源的節(jié)約都應(yīng)該做好相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

二、電氣工程及其自動(dòng)化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)

（一）變壓器的選擇

變壓器作為供配電系統(tǒng)的重要部分，在電氣工程及其自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)中，首先需要重視變壓器的選擇。不同材料的變壓器在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同程度的損耗，例如：使用銅材料的變壓器在工作過(guò)程中，電流經(jīng)過(guò)變壓器造成的損耗，明顯低于使用鐵材料的變壓器的損耗，因此，在變壓器的選擇中，選擇銅材料的變壓器。變壓器在損耗之后，會(huì)使得一部分電能損耗，因此，要取得更好的電氣工程及其自動(dòng)化節(jié)能效果，可以選擇損耗小的變壓器以節(jié)約電能。在變壓器的選擇過(guò)程中，需要根據(jù)工程的實(shí)際需求以及節(jié)能目標(biāo)進(jìn)行選擇：首先，變壓器需要具有節(jié)能功能，有節(jié)能功能的變壓器在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就克服了多種因素的影響，可以實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能效果。而沒(méi)有節(jié)能功能的變壓器在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，往往不考慮能耗因素，多方面的能耗因素將會(huì)造成變壓器能耗的上升，達(dá)不到預(yù)期的節(jié)能需求。其次，通過(guò)降低變壓器的能耗達(dá)到節(jié)能的效果，具體操作為，通過(guò)控制變壓器的電力，保證變壓器電流的平衡，以避免電流不平衡造成變壓器損耗，通過(guò)降低變壓器的損耗，達(dá)到提升變壓器節(jié)能效果的目的。

（二）降低傳輸進(jìn)行中電能的損失

能量的產(chǎn)生并不是無(wú)節(jié)制的，無(wú)限制地產(chǎn)生，在其中也會(huì)消耗一定數(shù)量的能量。難以避免的是電能在傳輸中，也會(huì)產(chǎn)生能量損耗。能量損耗的越多，對(duì)于成本浪費(fèi)的越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)生產(chǎn)資料就越是浪費(fèi)。電能在傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱能等能量，同時(shí)也會(huì)消耗部分能量，其根本的解決辦法是減小電阻。另外還要注重

導(dǎo)線(xiàn)的布局，避免彎路的出現(xiàn)，需要使導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度變短，導(dǎo)線(xiàn)材料的電阻值越小就越會(huì)使產(chǎn)生的能量越小，能源消耗也越小，當(dāng)然也要保證能源在一定的范圍之內(nèi)，條件統(tǒng)一的情況下，選擇使用橫截面積較大的導(dǎo)線(xiàn)，使實(shí)際供電的距離減少，需要靠近負(fù)載中心。

（三）選擇有源濾波器

有效的將有源濾波器運(yùn)用于電氣自動(dòng)化節(jié)能的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以避免諧波產(chǎn)生的影響。由于諧波會(huì)在很大程度上對(duì)設(shè)備質(zhì)量產(chǎn)生損耗，浪費(fèi)較多的電能。因此由于諧波的頻繁出現(xiàn)，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓也在不斷的改變，使得工作人員在操作過(guò)程中出現(xiàn)許多問(wèn)題，從而影響到設(shè)備的正常運(yùn)行，并同時(shí)對(duì)其他設(shè)備的正常工作產(chǎn)生干擾。此外，有源濾波器具有速度快、濾波徹底的有點(diǎn)，所以可以充分保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。雖然有源濾波器的價(jià)格高于無(wú)源濾波器，但是濾波效果卻更加徹底，有效的避免了諧波產(chǎn)生的危害。

（四）降低高次諧波

諧波往往會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成多方面的危害，例如，導(dǎo)致電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)加重，可用容量下降;降低設(shè)備的利用率以及經(jīng)濟(jì)效益;影響繼電保護(hù)以及自動(dòng)裝備的可靠性、安全性。通常情況下，降低高次諧波的措施主要有：變壓器宜使用Δ/Y節(jié)接線(xiàn)，從而能夠消除3的整數(shù)倍的高次諧波;增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù);采用無(wú)諧波污染的綠色變頻器;采用無(wú)源濾波器或是有源濾波器。當(dāng)操作人員出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，引發(fā)電力供應(yīng)波動(dòng)異常時(shí)，借助有源濾波器，可以消除對(duì)諧波，從而實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還能減小工作人員錯(cuò)誤操作造成的損失。在電氣工程自動(dòng)化中，信息技術(shù)的應(yīng)用，可以促進(jìn)不同設(shè)備之間的信息交流，提升電氣工程自動(dòng)化的系統(tǒng)性與協(xié)調(diào)性，從而降低電氣工程中自動(dòng)化的能耗。

（五）合理選用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備

以下為選擇無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的幾項(xiàng)原則：（1）根據(jù)參數(shù)進(jìn)行選擇。應(yīng)在充分考慮電壓的容量以及負(fù)荷等具體參數(shù)的前提下選擇無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。（2）查看電網(wǎng)運(yùn)行的情況。電網(wǎng)包括的內(nèi)容十分廣泛，但主要指電網(wǎng)中的補(bǔ)償電路，以及電路的耗電情況等，在無(wú)功補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題上主要是根據(jù)電路負(fù)載的大小來(lái)決定無(wú)功補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)的。但是最科學(xué)的補(bǔ)償方式就是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，它是一種智能化的設(shè)備，可以自行根據(jù)變壓器工作的狀態(tài)來(lái)決定功率補(bǔ)償?shù)拇笮。瑥亩_(dá)到節(jié)約資源的目的。（3）投切方式的選擇。一般來(lái)講，選擇適應(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，可以使補(bǔ)償效果達(dá)到最佳。因?yàn)檫@種投切方式區(qū)別于以往傳統(tǒng)的方式，能夠讓我們實(shí)際需要的補(bǔ)償效果得到實(shí)現(xiàn)。（4）投切參數(shù)的選擇確定?？紤]實(shí)際條件情況的前提下，如果使用其他不合理的功率，就出現(xiàn)一些壞的情況，因此需要重視。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展盡管給我們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了很多便利性，但其嚴(yán)重的能源消耗問(wèn)題已經(jīng)成為威脅人類(lèi)生存的因素。隨著人們綠色節(jié)能意識(shí)的提升，電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)問(wèn)題成為了廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)，為減少電能的消耗和損失，我們選擇電能損耗小的電氣設(shè)備組件，通過(guò)使用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，利用有源濾波器等方式，再加以推廣光伏發(fā)電等創(chuàng)新高效能源的技術(shù)運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)，促進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

楊國(guó)賓，三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司;

何天宇，沈陽(yáng)第三熱力供暖有限公司。