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

朱慧瑩 王亞鋒

摘 要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，電氣行業(yè)取得了較大進(jìn)步，使用節(jié)能技術(shù)符合時(shí)代趨勢(shì)。本文先分析了電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的原則，然后具體論述了具體應(yīng)用，最后提出了質(zhì)量控制措施，希望能夠保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。

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

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.309

電氣自動(dòng)化工程是目前隨著時(shí)代的發(fā)展新出現(xiàn)的一個(gè)新興內(nèi)容，這個(gè)新興內(nèi)容的出現(xiàn)主要就是因?yàn)楦鶕?jù)相關(guān)調(diào)查研究表明，我們國(guó)家在對(duì)于尋求經(jīng)濟(jì)，能源方面的發(fā)展過(guò)程中存在很多的盲區(qū)，導(dǎo)致大肆浪費(fèi)資源的情況出現(xiàn)。因此節(jié)能環(huán)保又稱為目前國(guó)家和人民十分關(guān)心的一個(gè)話題。而節(jié)能設(shè)計(jì)在電氣自動(dòng)化工程中的應(yīng)用主要就是解決這個(gè)問(wèn)題。它涉及生活中的方方面面，從一些工廠加工到某些物品的設(shè)計(jì)制造再到人們所使用物品的每個(gè)層次。因此發(fā)展節(jié)能設(shè)計(jì)在電氣工程中是十分重要的，不僅可以很大程度上改善人們的平均生活水平，而且對(duì)于目前產(chǎn)生的資源浪費(fèi)方面得到很大的減少。

1 電氣自動(dòng)化工程中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)所遵循的原則

第一、安全性。各行各業(yè)在開(kāi)展一切工作期間，安全問(wèn)題是首要考慮的因素。對(duì)于設(shè)計(jì)工作人員來(lái)說(shuō)不應(yīng)只重視能源的節(jié)約，同時(shí)要重視電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而保障生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行的順利，所以節(jié)能設(shè)計(jì)工作要在維持電氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的前提之下進(jìn)行。

第二、先進(jìn)性。隨著科學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展，各類新型節(jié)能設(shè)施、節(jié)能技術(shù)層出不窮。對(duì)于此，在電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)工作開(kāi)展期間，工作人員要結(jié)合實(shí)際的情況、設(shè)備應(yīng)用需求積極引用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，保障電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的先進(jìn)性和穩(wěn)定性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化工程能源節(jié)約效益的最大化。

第三、環(huán)保性。進(jìn)行電氣自動(dòng)化能源節(jié)能的主要目的是在于不斷提升能源的利用率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源的持續(xù)節(jié)約，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和綜合經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于電氣工程設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)工作時(shí)要合理篩選所應(yīng)用的材料，保障材料的質(zhì)量先進(jìn)性以及應(yīng)用安全性，最大限度減少應(yīng)用材料對(duì)環(huán)境所帶來(lái)的污染和破壞，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境發(fā)展效益的有機(jī)統(tǒng)一。

第四、可持續(xù)性。隨著當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的全面深入，電氣自動(dòng)化工程能源節(jié)約的設(shè)計(jì)要和國(guó)家節(jié)能減排需求相符;對(duì)于能源的消耗、污染排放能源節(jié)約工作而言，要在前期做好相應(yīng)的部署規(guī)劃，以長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光為切入點(diǎn)實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的應(yīng)用。

2 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)應(yīng)用

1）通過(guò)供配電系統(tǒng)的合理分布減少線損。線損是能耗的重要部分，線損的存在意味著一部分能源做了無(wú)用功，為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該通過(guò)供配電系統(tǒng)的合理分布來(lái)達(dá)到減少線損的目的。設(shè)計(jì)人員在方案設(shè)計(jì)時(shí)間就應(yīng)考慮到變配電室、配電小間的位置，以滿足供電半徑和所選線路長(zhǎng)度的需要;在線路選擇上應(yīng)以走直線為原則，以減少導(dǎo)線長(zhǎng)度。在系統(tǒng)整體分布上應(yīng)盡量減少或者不走回頭線，以減少回在線的線損。在變壓器的位置設(shè)計(jì)上，需要盡量靠近整個(gè)建筑的負(fù)荷中心，通過(guò)減少供電距離來(lái)達(dá)到減少線損的目的。在高層建筑供配電系統(tǒng)布置當(dāng)中，低壓配電室的位置應(yīng)該布置在豎井位置，由低壓配電室提供豎井干線，以保證線路都向前送，避免出現(xiàn)線路返送。這種系統(tǒng)布局方案在高層建筑中起到了廣泛應(yīng)用。

2）選擇變壓器。在電氣自動(dòng)化工程中，變壓器屬于尤為重要的設(shè)備，其能夠有效轉(zhuǎn)變電流、電壓和功率，對(duì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行具有一定的影響。在實(shí)現(xiàn)變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要注意以下方面：首先，合理選擇變壓器材料，保證其具備良好節(jié)能效果，并且保證硅、銅和各絕緣材料合理搭配，降低不必要能耗;其次，使用鋼材，其屬于優(yōu)秀導(dǎo)體材料，銅能夠在電力電纜和配電柜中代替硅材料，以此使變壓器在運(yùn)行過(guò)程中能耗降低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果;另外，使用節(jié)能變壓器，比如S11和S10型變壓器，其自身節(jié)能效果良好。在實(shí)際使用過(guò)程中要選擇一用一備，避免變壓器長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)其壽命造成影響;最后，合理選擇變壓器容量，對(duì)實(shí)際需求進(jìn)行充分的考慮，如果容量比較小，并且變壓器長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷的運(yùn)行，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題;如果容量較大，就會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間處于輕載狀態(tài)中，浪費(fèi)電能。所以，在選擇變壓器容量過(guò)程中，要基于實(shí)際的用電需求，留出20%冗余。

3）補(bǔ)償無(wú)功功率。在電路傳輸?shù)倪^(guò)程中，由于線路損耗的影響，設(shè)備本身壽命也會(huì)縮短。設(shè)備中的損耗會(huì)導(dǎo)致電壓不穩(wěn)，影響正常供電，從而降低整個(gè)傳送系統(tǒng)的效率。在用電的過(guò)程產(chǎn)生的能量耗費(fèi)中，其無(wú)功功率占據(jù)的比例相當(dāng)大，針對(duì)這一問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)、規(guī)范的補(bǔ)償設(shè)備，可以補(bǔ)償無(wú)功功率，提供穩(wěn)定的電壓，保證供電質(zhì)量，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，既提高經(jīng)濟(jì)效益又節(jié)約電能。為了保證后續(xù)投切開(kāi)關(guān)和傳統(tǒng)補(bǔ)償電容內(nèi)部循環(huán)的投切比合理，故提出以下三點(diǎn)要求：（1）選擇無(wú)功功率作為計(jì)算和確認(rèn)投切開(kāi)關(guān)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)以遏制補(bǔ)償過(guò)度、無(wú)功倒退和投切震蕩等問(wèn)題。（2）通過(guò)按照一定的比例分配舊的補(bǔ)償電容，可以得到合理的結(jié)果。（3）通過(guò)計(jì)算電容量和自然功率來(lái)確定固定電容，同時(shí)，將諧波電抗器連接起來(lái)，消除無(wú)功補(bǔ)償中產(chǎn)生的諧波。

4）使用有源濾波器。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。誤動(dòng)作主要是由于電氣設(shè)備數(shù)量的增加，產(chǎn)生的諧波越來(lái)越多，又由于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，從而造成電氣設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。概括起來(lái)，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(wú)功補(bǔ)償達(dá)到更好的效果。一般情況下，采用有源濾波器對(duì)產(chǎn)生的諧波進(jìn)行過(guò)濾，在電氣設(shè)備誤操作之前就能夠?qū)⑵渥柚?，使電氣設(shè)備的運(yùn)行更加有效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

3 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能質(zhì)量控制措施

1）選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的配電方案。在配電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要詳細(xì)分析方案的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性，在此基礎(chǔ)上選擇最經(jīng)濟(jì)的方案。設(shè)計(jì)人員需要對(duì)方案的整體耗能情況進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)一些耗能的細(xì)節(jié)進(jìn)行完善，以求方案的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性。如，對(duì)空調(diào)等季節(jié)性負(fù)荷單獨(dú)設(shè)置變壓器，將不同季節(jié)或時(shí)間段使用負(fù)荷可由同1臺(tái)變壓器負(fù)擔(dān)，以減少配電系統(tǒng)整體變壓器的容量。對(duì)某些季節(jié)性的負(fù)荷線路，共享不僅能節(jié)約投資，更能夠減少電阻和線損。配電系統(tǒng)變壓器的容量和數(shù)量需要進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，充分考慮變壓器的初投資、負(fù)載率等因素。

2）利用自然光源。自然能源是非常有限的，所以要開(kāi)發(fā)可再生、清潔能源，才能不斷優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)光是取之不竭的，要進(jìn)行充分利用，可以減少能源使用量，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。要將自然光和人工光源有機(jī)結(jié)合，這樣才能發(fā)揮出有效作用，例如居民在白天時(shí)可以打開(kāi)窗戶，利用太陽(yáng)光來(lái)照明，從而減少電能的使用。運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以變成電能，滿足更多人的需求。同時(shí)在設(shè)計(jì)中要加強(qiáng)宣傳工作，不斷增強(qiáng)人們節(jié)能意識(shí)，從日常生活中的小事做起。另外太陽(yáng)光源具有無(wú)污染的特點(diǎn)，不會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生影響，所以要積極開(kāi)發(fā)，尋找到更好的方式。給路燈安裝太陽(yáng)板電池，通過(guò)照射來(lái)儲(chǔ)存電能，晚上可以為行人照明，這是一種綠色環(huán)保的方式，符合可持續(xù)發(fā)展理念，要在不同領(lǐng)域推廣。

4 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化技術(shù)推動(dòng)社會(huì)發(fā)展，電氣行業(yè)步伐加快，使用節(jié)能設(shè)計(jì)，符合能源可持續(xù)化的要求，應(yīng)引起高度重視。因此，必須完善供電系統(tǒng)的節(jié)能化體系，創(chuàng)新應(yīng)用方式方法，高效運(yùn)行電氣系統(tǒng)，增強(qiáng)用電的可靠性與安全性，實(shí)現(xiàn)電氣行業(yè)的節(jié)能性。

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