電氣工程自動(dòng)化及其節(jié)能設(shè)計(jì)探究

文/李春陽(yáng) 濟(jì)南熱力集團(tuán)有限公司 山東濟(jì)南 250014

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1、電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1.1 安全應(yīng)用原則

設(shè)計(jì)人員必須在安全應(yīng)用原則的引導(dǎo)下在電氣自動(dòng)化技術(shù)中合理應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)手段，也就是說，只有在確保安全的前提下，企事業(yè)單位的綜合實(shí)力與運(yùn)管效率才能得到穩(wěn)步的提高。基于此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，切不可為了降低能源消耗，忽略產(chǎn)品自身的質(zhì)量問題，而是應(yīng)該在確保產(chǎn)品生產(chǎn)與使用安排標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，合理運(yùn)用節(jié)能設(shè)計(jì)，保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能效果不斷提高。

1.2 環(huán)境保護(hù)原則

電氣自動(dòng)化技術(shù)中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)手段的最終目的是最大限度降低電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中的能源消耗。也就是說，設(shè)計(jì)人員必須在確保節(jié)能設(shè)計(jì)合理有效的前提下，降低系統(tǒng)運(yùn)行的能源浪費(fèi)現(xiàn)象，促進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能源使用效率與經(jīng)濟(jì)效益的不斷提高。設(shè)計(jì)人員在電氣自動(dòng)化技術(shù)中運(yùn)用節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，必須將環(huán)境保護(hù)意識(shí)與電氣自動(dòng)化中節(jié)能設(shè)計(jì)緊密的融合在一起，合理進(jìn)行電氣自動(dòng)化技術(shù)使用的材料、技術(shù)的改進(jìn)和完善，有效提升電氣自動(dòng)化技術(shù)節(jié)能效果，充分發(fā)揮電氣自動(dòng)化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性及安全性特點(diǎn)，促進(jìn)企事業(yè)單位經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的全面提高。

1.3 提升效益原則

為了最大限度降低電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過程中的能源消耗與浪費(fèi)，設(shè)計(jì)人員必須在電氣自動(dòng)化技術(shù)中合理的應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)手段。很多設(shè)計(jì)人員為了體現(xiàn)出電氣自動(dòng)化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，采取了更換設(shè)計(jì)材料的方式，這種方法雖然有助于節(jié)能設(shè)計(jì)效果的提高，但是卻因設(shè)計(jì)材料的更換造成了設(shè)備性能的下降，導(dǎo)致企事業(yè)單位遭受了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。為了避免此類情況的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員在電氣自動(dòng)化技術(shù)中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)手段時(shí)，必須在充分重視企事業(yè)單位經(jīng)濟(jì)效益的前提下，根據(jù)企事業(yè)單位自身的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，合理開展電氣自動(dòng)化技術(shù)的節(jié)能設(shè)計(jì)。

2、電氣工程自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2.1 采用無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備

供電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)主要由變壓器和輸電線路以及配電線路等組成，所以在傳送電能的時(shí)候，電流要在各個(gè)供配電系統(tǒng)的組成部分中流動(dòng)，因此在整個(gè)運(yùn)行過程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生較多電能的損失從而造成資源和能量的浪費(fèi)，在這些浪費(fèi)的資源和能量當(dāng)中，由無(wú)功功率而導(dǎo)致的能源的浪費(fèi)占很大一部分。無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的影響非常的大，不僅僅會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的運(yùn)行狀況變得很差，還會(huì)使電路的電壓降低，從而降低電路的運(yùn)輸電質(zhì)量。如果可以改變電路功率的參數(shù)，使電路的電壓和運(yùn)行的狀況都處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，那么就可以保證電路的運(yùn)輸電質(zhì)量。所以選擇并使用無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，對(duì)于電氣工程自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)來說，是一個(gè)必須的選擇，唯有從根本上減少無(wú)功功率造成的浪費(fèi)，才能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能這一目的。

2.2 盡量使用有源濾波器

在電氣工程自動(dòng)化的控制過程中，人工控制容易出現(xiàn)問題，如果工作人員在工作的時(shí)候不用心，那么出現(xiàn)問題也是我們沒有辦法阻止的，如果是新員工數(shù)量多的時(shí)候產(chǎn)生的諧波數(shù)量也更加多，諧波和基波共同作用會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大的影響，會(huì)使得電壓處在不平穩(wěn)的狀態(tài)。而對(duì)于以上情況，最有效的解決辦法就是濾除電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中的諧波。有源濾波器可以有效濾除諧波，它可以同時(shí)濾除2 至50 次的諧波，并且可以對(duì)諧波進(jìn)行2 至50 次中的任意次數(shù)的有效補(bǔ)償，它的有效體現(xiàn)在整個(gè)過程的時(shí)間不會(huì)超過340μs，此外有源濾波器還能夠精確地濾除諧波，因?yàn)槠渌褂玫?DSP+CPLD 的控制方式，該控制方式為全自動(dòng)化的控制方式。

2.3 優(yōu)化配電系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案

電氣設(shè)備必須要在電力系統(tǒng)中必須做到隨時(shí)都可以發(fā)揮作，對(duì)于電氣工程自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)來說，不得不重視這些點(diǎn)，所以在保證電氣工程自動(dòng)化和節(jié)能性的情況下，對(duì)于配電系統(tǒng)的改造和設(shè)計(jì)方案更是要進(jìn)行優(yōu)化才行。在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要保證可以有效地控制電氣設(shè)備，使電氣設(shè)備可以有效滿足電路需求比如滿足負(fù)載需求。在實(shí)施項(xiàng)目的過程中，要全力保障電路的安全，必須全面發(fā)揮導(dǎo)線的絕緣性，在走線的時(shí)候要留出合適的絕緣的距離，這樣一來就可以保證導(dǎo)線不會(huì)過度發(fā)熱，使導(dǎo)線的負(fù)荷能力不會(huì)下降，從而保證電氣設(shè)備的安全，此外還要注意配電系統(tǒng)的接地以及防雷。

2.4 合理選擇變壓器

變壓器是電氣工程自動(dòng)化中不可缺少的重要組成部分，它的作用非常的多，包括對(duì)電壓的轉(zhuǎn)換和對(duì)電流以及功率的控制，也正是由于其較多的作用導(dǎo)致它耗能非常的大，所以如果可以合理選擇變壓器，有效降低和減少變壓器所消耗的能量，那么就能夠?qū)崿F(xiàn)有效節(jié)能。（1）變壓器材料的選擇在選擇變壓器材料的時(shí)候，從節(jié)能的角度出發(fā)，但是同時(shí)也要保證變壓器良好的性能和質(zhì)量，所以就可以同時(shí)選擇銅片材料和硅鋼片材料以及絕緣材料，這樣才能夠有效節(jié)能。（2）銅材料電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程當(dāng)中，電線和配電柜中所產(chǎn)生的能量損失非常的多，其中有效降低能量損失的方法就有使用銅材料，這樣的話變壓器在空載運(yùn)行的時(shí)候就會(huì)減少一些能源的消耗，從而實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)。

2.5 減少在傳遞過程中電能的損耗

任何一種類型的線纜中都會(huì)存在電阻，既然線纜中存在電阻，也就說明了電力在實(shí)際傳輸?shù)倪^程中必然會(huì)因電阻的大小出現(xiàn)不同程度的損耗。為了促進(jìn)電能在線纜中傳輸效率的有效提升，設(shè)計(jì)人員必須從如何降低線纜電阻著手。如果從物理學(xué)角度分析，線纜長(zhǎng)度、線纜截面大小等參數(shù)是決定電阻大小的主要原因。為了提高節(jié)能設(shè)計(jì)的效果，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從以下幾方面著手：首先，嚴(yán)格按照要求，選擇電阻能力相對(duì)較小的導(dǎo)體材質(zhì)，才能達(dá)到有效降低電力傳輸過程中損耗的目的。其次，通過電纜托盤、電纜溝、直埋等方式合理敷設(shè)，選擇最優(yōu)路徑。再次，選擇銅芯導(dǎo)體作為傳輸介質(zhì)。最后，適當(dāng)增加線纜截面，減少線路損耗。

結(jié)論：

在現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的背景下，如果能夠在利用先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣工程的自動(dòng)化的同時(shí)，有效應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)，才能夠減少資源的浪費(fèi)，才能夠走得更遠(yuǎn)。