電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)淺析

陳 潛

（南昌軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司， 江西 南昌 330038）

引言

電能對(duì)于人們?nèi)粘Ｉ顏?lái)說(shuō)是必不可少的重要應(yīng)用資源，人們對(duì)于電的依賴性極強(qiáng)，這對(duì)于各類電力設(shè)備來(lái)說(shuō)也會(huì)造成不小的壓力，隨之而來(lái)的就是大量諧波現(xiàn)象的出現(xiàn)，破壞城市的電網(wǎng)安全，電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行出現(xiàn)了大量的消耗情況，難以保障整體配電輸送的安全性。為此，人們開始注重電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)探索，目的就是能夠有效降低相關(guān)事故問(wèn)題，強(qiáng)化電能傳輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)最終的節(jié)能環(huán)保理念。

1 電氣工程節(jié)能的主要設(shè)計(jì)原則

1.1 安全性

在對(duì)電氣自動(dòng)化工程展開節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，必須要始終貫徹安全第一的基礎(chǔ)前提，不論是想要實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，還是想要有效提高整體電氣設(shè)備的使用效率，都必須要遵循最為基礎(chǔ)的安全性原則，這樣才會(huì)促使電氣工程及相關(guān)建設(shè)企業(yè)獲取更為優(yōu)質(zhì)良好的運(yùn)營(yíng)保障。

1.2 環(huán)保性

從更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)分析，電氣自動(dòng)化工程的節(jié)能設(shè)計(jì)也是對(duì)生態(tài)環(huán)境的一種保護(hù)，因此電氣自動(dòng)化系統(tǒng)須要注重環(huán)保基礎(chǔ)，盡可能地采用一些低能耗的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)最終的節(jié)能效果。

1.3 合理性

在電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要優(yōu)先重視對(duì)負(fù)荷系數(shù)展開合理性的設(shè)計(jì)，這樣能夠更為有效地提升設(shè)備的整體利用效率和負(fù)荷運(yùn)行效率，而且要在能夠滿足電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行需求的基礎(chǔ)上，展開相關(guān)安全設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要提出多種設(shè)計(jì)方案，應(yīng)在多種設(shè)計(jì)方案當(dāng)中選擇一種最為合理的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用，這樣能夠保障技術(shù)與電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的匹配程度，更好地保障整體的運(yùn)行質(zhì)量和效率，并最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。

2 電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

有效節(jié)約資源并保護(hù)環(huán)境是當(dāng)前我國(guó)長(zhǎng)久建設(shè)發(fā)展的主要戰(zhàn)略方針，而針對(duì)電氣自動(dòng)化工程而言，其中有關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用也在近年來(lái)的發(fā)展下備受人們關(guān)注。以我國(guó)某地區(qū)的供電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)為例，為提高當(dāng)?shù)貐^(qū)域的輸電配電效率的同時(shí)，更要重視當(dāng)?shù)仉娔軗p耗問(wèn)題，并基于電氣自動(dòng)化工程，有效展開各項(xiàng)節(jié)能設(shè)計(jì)。

2.1 分析無(wú)功補(bǔ)償

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)功功率占據(jù)著共配電設(shè)備絕大比例，這就增大了線路之中的消耗情況，造成電網(wǎng)電壓的極具降低，引發(fā)大幅度的電能質(zhì)量與電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益損耗，為了更有效地對(duì)無(wú)功進(jìn)行平衡，并降低損耗情況，可以更科學(xué)化地選擇無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。

無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的應(yīng)用和運(yùn)行要求包含諸多條件；其一，在應(yīng)用電容補(bǔ)償過(guò)程中，電容器的容量必須要精確到具體的參數(shù)設(shè)置，如果目標(biāo)功率在因數(shù)、配電電壓容量、負(fù)荷等方面計(jì)算模糊，將會(huì)造成消耗加重；其二，想要實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)質(zhì)的補(bǔ)償效果，就必須要應(yīng)用及調(diào)節(jié)平滑跟蹤，精確適應(yīng)面更為廣泛的模糊頭切方法，補(bǔ)償電容組當(dāng)中電容器所分擔(dān)的消耗能量，從而達(dá)到更為優(yōu)質(zhì)的補(bǔ)償效果。

在選擇優(yōu)質(zhì)的補(bǔ)償方法后，應(yīng)針對(duì)無(wú)功率作為主要的頭切參數(shù)以及物理量，這樣可以防止頭切震蕩和無(wú)功倒送等狀況的出現(xiàn)，而且無(wú)功補(bǔ)償裝置最好要及時(shí)就地安裝，并實(shí)行立即補(bǔ)償，這樣才會(huì)更好促使線路上的無(wú)功傳輸降低，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的最終效果。

2.2 設(shè)計(jì)變壓器節(jié)能

電力系統(tǒng)需要將電能源源不斷地發(fā)送到電站用戶中，在整體發(fā)電過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)4～5 級(jí)的變壓器，才能夠輸送到低壓用電設(shè)備當(dāng)中。雖然變壓器本身具有較高效率，但隨著數(shù)量不斷增多，容量整體較大，在耗能方面也較高。根據(jù)現(xiàn)有電站變壓器的數(shù)量、容量以及各項(xiàng)參數(shù)型號(hào)，將變壓器的運(yùn)行方式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此來(lái)節(jié)約對(duì)于電能方面的消耗，在具體的調(diào)整方式上主要分為以下兩種：

1）要注重變壓器型號(hào)的選擇，在展開電網(wǎng)升級(jí)改造之前，整體電站運(yùn)行中的變壓器產(chǎn)品大多是過(guò)去所生產(chǎn)的，這些產(chǎn)品在材質(zhì)上相比于當(dāng)前時(shí)代發(fā)展而言較低，整體結(jié)構(gòu)過(guò)于落后，可能會(huì)引發(fā)大量的電能消耗。因此，在電氣自動(dòng)化工程中展開電網(wǎng)改造時(shí)，需要針對(duì)變壓器的型號(hào)進(jìn)行適度篩選，要選擇與當(dāng)前發(fā)展相符合的變壓器。

2）要有效確定整體變壓器的運(yùn)行方式，要應(yīng)用綜合功率損耗的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。比如，在某變電站中共有兩臺(tái)SCB9/6.3 kV 干式變壓器，那么整體參數(shù)值就如表1 所示。

以變壓器的空載和負(fù)載狀態(tài)下的參數(shù)值做比較：

1）變壓器空載狀態(tài)下電源側(cè)勵(lì)磁功率：

2）變壓器額定負(fù)載狀態(tài)下所消耗的漏磁功率：

因此，需要深入分析變壓器的各項(xiàng)環(huán)節(jié)參數(shù)，根據(jù)不同參數(shù)對(duì)比，具體針對(duì)某一環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化的節(jié)能設(shè)計(jì)。

2.3 應(yīng)用有源濾波器

為了可以更為有效地避免和電網(wǎng)聯(lián)聯(lián)結(jié)電氣設(shè)備之間所產(chǎn)生的錯(cuò)誤動(dòng)作情況，就必須要盡可能地減少或消除諧波，想要有效消除諧波，最為直接且時(shí)效性的方法，就是要采用源濾波器，所謂的錯(cuò)誤動(dòng)作整體產(chǎn)生的原因是因?yàn)殡姎庠O(shè)備數(shù)量的不斷增加，所造成的諧波情況越來(lái)越多，這些諧波電流在電網(wǎng)阻抗上所引發(fā)的電壓和激波電壓發(fā)生了重疊現(xiàn)象，就會(huì)引起電壓的變形。而電壓變形情況加重，就會(huì)造成電氣設(shè)備產(chǎn)生更多的錯(cuò)誤動(dòng)作，所以想要在電氣自動(dòng)化工程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)，就必須要應(yīng)用有源濾波器。

有源濾波器在整體特性上，具備著較為優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能，較快的反應(yīng)速度，而且整體的運(yùn)行功率范圍更為寬廣，可以有效促使無(wú)功率補(bǔ)償達(dá)到更為優(yōu)異的狀態(tài)。在常規(guī)情況下，有效應(yīng)用源濾波器，對(duì)于所引發(fā)的諧波情況可以實(shí)現(xiàn)過(guò)濾處理，而且對(duì)諧波波現(xiàn)象可以有效在電氣設(shè)備失誤操作之前將這種情況進(jìn)行有效抑制，并促使電氣設(shè)備的運(yùn)行效率更為順暢，這樣就會(huì)實(shí)現(xiàn)最終的節(jié)能效果。

2.4 降低電能傳輸消耗

在電氣自動(dòng)化工程當(dāng)中，有效降低電能傳輸消耗也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的重要方式。一般來(lái)說(shuō)，電路線路上勢(shì)必會(huì)形成電阻，所以只要有電流通過(guò)線路時(shí)就會(huì)產(chǎn)生有功功率，進(jìn)行大范圍的消耗，面對(duì)此類形式的能量缺失，必須要按照其消耗機(jī)理展開綜合性的設(shè)計(jì)。

考慮到線路上的電流是不會(huì)被改變的，所以就必須要在線路電阻上進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，要在不影響線路正常傳輸?shù)那闆r下，有效降低小線路上的電阻，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)最終的節(jié)能目的。

了解到線路電阻有關(guān)的是線路本身的電導(dǎo)、線路截面以及線路的長(zhǎng)度。相應(yīng)的節(jié)能方法可以大致劃分為三個(gè)類型：選擇電導(dǎo)率較小的金屬材質(zhì)，作為線路中的主要輸電導(dǎo)線；最大可能去降低線路中的長(zhǎng)度，避免電力在傳輸過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)走彎路的情況；合理擴(kuò)大導(dǎo)線截面的總體面積。

2.5 提升自然功率因數(shù)

針對(duì)那些沒(méi)有安裝無(wú)功率補(bǔ)償裝置的供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在供電系統(tǒng)當(dāng)中所做的有功功率和無(wú)功功率的比值可以稱之為自然功率因素，想要提升自然功率因素就需要依靠一定的科學(xué)方法，而這種方法包含著兩個(gè)方面：增大有功功率和減少無(wú)功功率。

按照常規(guī)來(lái)說(shuō)，電器設(shè)備的種類可以劃分為電感設(shè)備、電容設(shè)備以及直流設(shè)備，但是不管是哪一種設(shè)備，無(wú)功功率的引發(fā)都是不可規(guī)避的存在，所以我們能夠通過(guò)系統(tǒng)自身所具備的超前無(wú)功來(lái)盡可能地抵消運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的無(wú)功，這樣就能夠有效提升自然功率因素。

在整體應(yīng)用方法上，可有效促使功率因素得以提高，并且電動(dòng)機(jī)的功率效果也會(huì)相應(yīng)提高，而還有一種方法是通過(guò)安裝電容器的方式來(lái)對(duì)其內(nèi)部的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，這樣也會(huì)達(dá)到提升自然功率因素的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

在新時(shí)期的發(fā)展下，各個(gè)行業(yè)都注節(jié)能環(huán)保理念，而針對(duì)電器自動(dòng)化設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)是整體計(jì)的基本原則之一。因此，在具體的工程建設(shè)實(shí)踐過(guò)程中，專業(yè)的設(shè)計(jì)人員必須要參考電氣設(shè)備的真實(shí)情況，對(duì)電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行深入了解并進(jìn)行運(yùn)用，以此有效達(dá)到對(duì)于電氣自動(dòng)化工程的節(jié)能效果。