電氣自動化的節(jié)能設(shè)計

魏學(xué)林（重慶中節(jié)能三峰能源有限公司，重慶，408527）

電氣自動化的節(jié)能設(shè)計

魏學(xué)林
（重慶中節(jié)能三峰能源有限公司，重慶，408527）

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，用電量也在逐漸增加，電網(wǎng)規(guī)模越來越復(fù)雜，僅靠人工進(jìn)行操作難度非常大，這就使電力系統(tǒng)必須從人工作業(yè)轉(zhuǎn)為自動作業(yè)，節(jié)能減排也是電力系統(tǒng)需要面對的問題。 本文從電氣自動化、節(jié)能設(shè)計等方面進(jìn)行探討，對無功補(bǔ)償、變壓器、有源濾波器方面進(jìn)行節(jié)能化設(shè)計，讓電力系統(tǒng)能夠更好的為社會服務(wù)，產(chǎn)生更多的社會價值與經(jīng)濟(jì)價值。

電氣自動化；無功補(bǔ)償；變壓器；有源濾波器；節(jié)能設(shè)計技術(shù)

0 引言

目前我國在電氣自動化相關(guān)的節(jié)能研究還處于初級階段，電氣自動化系統(tǒng)還不夠完善，對與節(jié)能的理念嵌入不夠。想要節(jié)能，首先就需要先保證整個電氣系統(tǒng)中各設(shè)備能夠安全可靠運行，然后再在各個環(huán)節(jié)上加入節(jié)能理念，不能盲目的為了降低功率消耗就導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法正常運行。這就需要優(yōu)化電力系統(tǒng)中的配電設(shè)計，讓電能能夠合理高效的利用，這才能提高系統(tǒng)的運行效率，減少一些無功消耗，保證系統(tǒng)正常安裝、運行。

1 電氣自動化及節(jié)能設(shè)計概述

電氣自動化是一個新的電氣系統(tǒng)發(fā)展方向，是電氣信息學(xué)科發(fā)展的必然趨勢，與人們的日常生活、工作、工業(yè)制造都有緊密關(guān)系。這幾年來人們對節(jié)能的意識在逐漸提高，由于電氣自動化能減少運行成本、提高工作效率與勞動生產(chǎn)效率并能改善電氣工作環(huán)境，因此自動化節(jié)能技術(shù)能夠幫助各行各業(yè)更好的推行節(jié)能減排理念。

隨著城市電網(wǎng)的規(guī)模擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，電力增容速度加快，因此電網(wǎng)系統(tǒng)需要使用更多的整流器、變頻器，而這些設(shè)備會產(chǎn)生大量的諧波，對電網(wǎng)的運行產(chǎn)生了很嚴(yán)重的不良影響，所以要節(jié)能需要減少諧波產(chǎn)生。這就要求電氣自動化需要從無功補(bǔ)償、變壓器、有源濾波器等技術(shù)入手，努力降低電路電線的傳輸損耗、使用有源濾波器、補(bǔ)償無功、選擇合適的變壓器等方法來使電氣系統(tǒng)能夠在運營中減少無功損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。

2 電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)

2.1 選擇合適的變壓器

（1）節(jié)能型變壓器是首選。使用節(jié)能變壓器能直接降低變壓的有功功率損害。一座城市電網(wǎng)系統(tǒng)使用的變壓器數(shù)量之多，看似每臺變壓器節(jié)省的電量是微量的，但是整個系統(tǒng)綜合計算，節(jié)省的電能非常可觀。因此變壓器選用節(jié)能型能夠大大減少變壓器的有功功率損耗。

（2）目前電力系統(tǒng)運行使用三相電流，這對變壓器來說本體消耗數(shù)量較大，為了保證三項電流平衡，可以使用三項四線制進(jìn)行供電或選擇一些能夠自動進(jìn)行單相補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，也可以將那些單相用電的設(shè)備分組，按功率平分成三組分別接在三相電源上，這也能有效的平衡三相電流，使負(fù)荷更加平衡。

2.2 減少線損

電能傳輸需要使用電線，而電線是存在電阻的，不同材質(zhì)的電線電阻大小不同，導(dǎo)線電阻就會導(dǎo)致線損出現(xiàn)，所以減少線損需要從線路電阻入手。由于電線電阻的大小與其橫截面的面積大小成反比，與電線長度成正比，所以減少線損、降低電線的電阻可以從以下四個方面進(jìn)行改進(jìn)。

（1）不同材質(zhì)的電線導(dǎo)電能力不同，銅線電阻比鐵線強(qiáng)，那么盡可能在財政預(yù)算內(nèi)選擇導(dǎo)電性能好、電阻低的電線，這能直接降低線損。

（2）在電氣自動化系統(tǒng)規(guī)劃的時候有意識的在布線上進(jìn)行長度控制，減少電線的長度，布線時盡可能的走直路，避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎打轉(zhuǎn)。

（3）變壓器的安裝位置最好是靠近負(fù)荷中心，這樣能夠使變壓器與供電器之間的距離縮短。

（4）使用粗電線增大橫截面積。在條件允許的范圍內(nèi)，盡可能地使用橫截面大的導(dǎo)線，這能有效減小電流通過時的電阻，也能減少線損，實現(xiàn)節(jié)能。

2.3 無功補(bǔ)償

無功功率的能源消耗占電力系統(tǒng)的電能損失比例很大，且占配電設(shè)備的容量也會造成線損增加，降低整個電網(wǎng)的平均電壓，導(dǎo)致供電的質(zhì)量下降，經(jīng)濟(jì)效益受到損害，所以為了減少損耗就需要對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，選擇合適的無功補(bǔ)償設(shè)備能減少無功功率帶來的損耗。

（1）電容補(bǔ)償。選擇電容器來進(jìn)行無功補(bǔ)償需要先確定電容量的各項參數(shù)，如需要考慮配電電壓的負(fù)荷與電容、目標(biāo)補(bǔ)償功率數(shù)等，根據(jù)這些參數(shù)來選擇合適的電容器。

（2）選用集跟蹤準(zhǔn)確、調(diào)節(jié)平滑、適應(yīng)面廣等優(yōu)點于一體的模糊投切方式來進(jìn)行補(bǔ)償，取得的補(bǔ)償效果較好。

（3）使用無功功率作為投切參數(shù)的物理量，這能防止產(chǎn)生無功倒送、投切振蕩等情況。無功補(bǔ)償設(shè)備盡量保證接地安裝，這樣能減少線路上無功傳輸損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.4 使用有源濾波器

電氣設(shè)備與電網(wǎng)聯(lián)結(jié)容易出現(xiàn)一些誤動情況，這是因為諧波造成的，所以需要避免諧波產(chǎn)生或者對諧波進(jìn)行消除處理，一般會選擇有源濾波器來進(jìn)行諧波消除。選擇動態(tài)性能好、反應(yīng)快、無功補(bǔ)償能力好、使用功率范圍大的有源濾波器，能夠很好對諧波進(jìn)行過濾，在電氣系統(tǒng)出現(xiàn)誤操作之前就將其中止，保證了各設(shè)備能正常運行，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

另外，在電氣自動化系統(tǒng)中，除了采用無功補(bǔ)償、變壓器、有源濾波器這幾種節(jié)能技術(shù)外，還可以選擇使用高效光源或其他方法來實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，這是由于高效光源具有顯色能力強(qiáng)、發(fā)光率高、光色好等優(yōu)點，可以實現(xiàn)低能高效，從根源上實現(xiàn)能源的節(jié)約。

3 結(jié)束語

綜上所述，電氣自動化對于節(jié)能設(shè)計的要求是為了響應(yīng)綠色生產(chǎn)的理念，也是為了響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求，同時也是時代發(fā)展的必然趨勢。這就要求要從源頭出發(fā)，在保證系統(tǒng)正常運行的情況下減少能源的使用，減少環(huán)境污染，保護(hù)能源，最終實現(xiàn)我國節(jié)能電氣領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。未來隨著我國社會進(jìn)步與電力技術(shù)高速發(fā)展，電氣自動化的節(jié)能技術(shù)在今后會得到越來越廣泛地使用，而節(jié)能技術(shù)也將會朝著更好的方向發(fā)展。

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魏學(xué)林(1983.04-)，男，漢族，籍貫重慶，助理工程師，研究方向電氣工程及自動化。

Energy saving design of electrical automation

Wei Xuelin
（Chongqing energy saving three peak energy Co., Ltd.，Chongqing,408527）

with the expansion of city scale, the power consumption is gradually increased, the scale of power grid is becoming more and more complex, relying on manual operation is very difficult, which makes the power system must from manual operation to automatic operation, energy saving and emission reduction in power system is also need to face the problem. This paper from the aspects of electrical automation, energy saving design is discussed. The transformer, reactive power compensation, active power filter for energy saving design, power system can better serve the society and create more social value and economic value.

electrical automation; reactive power compensation; transformer; active power filter; energy saving design technology