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

李芳　+樊長(zhǎng)飛　屈建平

摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)逐漸受到大家的廣泛關(guān)注，并朝著自動(dòng)化方向不斷發(fā)展，且以自動(dòng)化為基礎(chǔ)的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)也被大家廣泛推廣。本文在研究電氣自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)，提出應(yīng)該從變壓器、無功補(bǔ)償以及有源濾波器等節(jié)能技術(shù)上進(jìn)行分析，主要目的在于促進(jìn)電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)能夠發(fā)揮強(qiáng)有力的作用。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)；變壓器；無功補(bǔ)償；有源濾波器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.057

目前電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)還處于不斷發(fā)展的階段，對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)而言，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，必須確保電力系統(tǒng)在供電過程中設(shè)備安全、安裝可靠，不斷優(yōu)化配電設(shè)計(jì)，只有這樣才能保證電能得到科學(xué)合理的利用。另外，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率要不斷提高，從而使電能的直接或間接損耗逐漸降低。電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此，電力企業(yè)應(yīng)該給予高度關(guān)注。

1 電氣自動(dòng)化及節(jié)能設(shè)計(jì)概述

隨著信息技術(shù)的不斷完善，電氣自動(dòng)化作為電氣信息領(lǐng)域的新興學(xué)科，受到了人們的廣泛關(guān)注，也與人們的日常生活和工作息息相關(guān)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)不僅能夠提高電力系統(tǒng)的工作效率，還在運(yùn)行成本、勞動(dòng)生產(chǎn)率以及改善工作條件等方面發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。近年來，綠色工業(yè)革命逐漸興起，當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)最重要的目標(biāo)便是節(jié)能減排。而先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)成為了推動(dòng)各行各業(yè)節(jié)能減排的有效手段。隨著全球化的不斷發(fā)展，只有掌握節(jié)能的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)權(quán)，才能在未來競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球經(jīng)濟(jì)中占有一席之地，才有權(quán)利去主導(dǎo)未來的全球經(jīng)濟(jì)。對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)而言，不斷擴(kuò)大的城市電網(wǎng)，不斷增容的電力系統(tǒng)，是其必須運(yùn)用大量的變頻器和整流器等，而這些會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生大量的諧波，對(duì)電網(wǎng)造成極大的威脅。為了消除諧波，并達(dá)到節(jié)能的效果，電氣自動(dòng)化需要從變壓器、無功補(bǔ)償、有源濾波器等方面進(jìn)行考慮，從而使電氣系統(tǒng)在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

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

2.1 減少電能的傳輸損耗

通常情況下電能在傳輸?shù)倪^程中都會(huì)產(chǎn)生一定的損耗，原因是導(dǎo)線上有電阻存在，會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗。但是，線路上的電流是一定的，不能改變，能夠改變的只有導(dǎo)線上的電阻，為了使電能在線路上的傳輸損耗減少，降低導(dǎo)線的電阻是最有效的方式。大家都知道，導(dǎo)線電阻的大小與導(dǎo)線的截面積、電導(dǎo)、長(zhǎng)度有關(guān)，且與導(dǎo)線的截面積成反比，與電導(dǎo)、長(zhǎng)度成正比。因此，要想改變導(dǎo)線的電阻，需要從這幾個(gè)方面入手：一是在選擇導(dǎo)線的時(shí)候應(yīng)該電導(dǎo)率相對(duì)較小的材質(zhì)，從而有效減少了電能的傳輸損耗；二是在進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，布線的過程中要盡量讓導(dǎo)線走直路，防止彎路過多，從而有效減少了導(dǎo)線的長(zhǎng)度，減少電能在電路上的損失；三是變壓器位置的選擇要接近負(fù)荷中心，旨在減少供電距離；四是如果各方面的條件允許，盡可能的增大導(dǎo)線的橫截面積，有效減少了導(dǎo)線的電阻，從而減少了電能的傳輸損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

2.2 變壓器的選擇

在進(jìn)行變壓器的選擇時(shí)首先要選用節(jié)能型的變壓器，從而有效降低變壓器的有功功率損耗；其次為了保持三相電的電流平衡，降低本體損耗，應(yīng)該采取一些必要的手段和措施，例如將單相用電器分接在三相電源上、三相四線制供電等，從而有效保證了負(fù)荷的平衡。

2.3 無功補(bǔ)償

對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)而言，在供配電設(shè)備中無功功率占有很大的比重，增加了線路損耗的同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)的電壓造成不利影響，從而降低了電能質(zhì)量，對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也產(chǎn)生了極大的影響。因此，選用恰當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償裝置是非常有必要的，可以有效減少損耗，為提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。首先在使用電容器補(bǔ)償時(shí)，在確定電容器容量過程中應(yīng)該將目標(biāo)功率因數(shù)、配電電壓的容量、負(fù)荷等考慮其中；其次為了使補(bǔ)償效果達(dá)到最佳，應(yīng)該采用模糊投切方式，與傳統(tǒng)補(bǔ)償方式相比，模糊投切方式具有調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準(zhǔn)確、適應(yīng)面廣等優(yōu)勢(shì)，就目前而言補(bǔ)償效果是最佳的；另外要將無功功率作為投切參數(shù)物理量，從而有效避免出現(xiàn)投切振蕩、無功倒送等情況。此外，無功補(bǔ)償設(shè)備在安裝的過程中最好實(shí)行就地原則，就地安裝，就地補(bǔ)償，減少線路上的無功傳輸，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

2.4 有源濾波器的使用

有源濾波器的使用能夠有效的將諧波消除，防止出現(xiàn)與電網(wǎng)聯(lián)結(jié)電氣設(shè)備的誤動(dòng)作。產(chǎn)生誤動(dòng)作的主要原因是逐漸增加的電氣設(shè)備數(shù)量，導(dǎo)致大量的諧波出現(xiàn)，而這些諧波電流會(huì)產(chǎn)生與基波電壓重疊的電壓，造成電壓的畸變，導(dǎo)致電氣設(shè)備誤動(dòng)作的產(chǎn)生?？傊?，有源濾波器的動(dòng)態(tài)性能非常優(yōu)異，且具有反應(yīng)靈敏、功率范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于無功功率的補(bǔ)償有極大的作用。通常情況下，有源濾波器對(duì)諧波起到過濾的作用，有效防止電氣設(shè)備誤動(dòng)作的產(chǎn)生，提高了電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，優(yōu)化了電氣自動(dòng)化的節(jié)能效果。

2.5 其他節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)而言，除了變壓器、無功補(bǔ)償及有源濾波器等節(jié)能技術(shù)以外，采用高效光源等其他形式也能夠達(dá)到節(jié)能的效果，高效光源的光色好、發(fā)光率高、顯色性能良好，如果應(yīng)用到電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，能夠從根本上實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。目前，我國(guó)電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)還處于不斷發(fā)展的階段，需要對(duì)其進(jìn)行不斷的分析和研究，只有這樣才能進(jìn)一步促進(jìn)電氣節(jié)能高新技術(shù)的發(fā)展。

3 總結(jié)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和電力技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注，也取得了顯著的進(jìn)步。就目前而言，電氣自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)還需要不斷的研究和完善，我們應(yīng)該不斷的優(yōu)化配電設(shè)計(jì)，科學(xué)合理的利用電力資源，提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行效率的同時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的。

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