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

李長(zhǎng)玉 楊文革

摘要：電氣行業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著非常重要的作用，隨著節(jié)能理念的深入人心，必須重視能耗問(wèn)題。因此，必須遵循可持續(xù)發(fā)展理念，在結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用，并且不斷創(chuàng)新與改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)全行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

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

一、電氣自動(dòng)化及節(jié)能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)電能優(yōu)質(zhì)、靈活和可靠傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方案，系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)計(jì)方案也一直在不斷研究進(jìn)步。當(dāng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)方案不能充分發(fā)揮作用時(shí)，會(huì)造成電能的嚴(yán)重浪費(fèi)并且可能威脅到整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)受到不利影響后，輸電、供電和配電環(huán)節(jié)就必然產(chǎn)生惡性循環(huán)，給生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重挑戰(zhàn)。當(dāng)前電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容量增速很大，特別對(duì)于城市電網(wǎng)設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的節(jié)能方案十分困難。當(dāng)前電網(wǎng)中存在的非線(xiàn)性負(fù)載，比如變頻器和整流器，這些設(shè)備會(huì)引入大量諧波污染，給節(jié)能設(shè)計(jì)也帶來(lái)很大的干擾和挑戰(zhàn)。因此，如何提高節(jié)能系統(tǒng)的可靠性，如何最大限度地提升供電效率，是需要不斷投入研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。從電力傳輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)來(lái)看，減少輸電線(xiàn)路的傳輸損耗，提高變壓器的效率以及合理布置無(wú)功補(bǔ)償裝置都可以達(dá)到節(jié)能的目的。

二、電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

（一）確保居民日常用電正常

企業(yè)電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)，應(yīng)該保證居民正常生活所需的用電供給和工業(yè)企業(yè)的正常生產(chǎn)，保證設(shè)計(jì)與使用的節(jié)能技術(shù)不會(huì)影響人們的正常生活與工作。這是最基本的要求，也是最重要的前提。

（二）確保節(jié)能技術(shù)和設(shè)備的先進(jìn)性

目前，新技術(shù)的使用需要新設(shè)備的大力支持，因此在電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候，要加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)使用重點(diǎn)的研究與分析，關(guān)注這方面技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，以先進(jìn)節(jié)能技術(shù)與先進(jìn)設(shè)備為工程的保證，以推動(dòng)電氣自動(dòng)化工程的不斷完善與發(fā)展。

（三）確保環(huán)境優(yōu)化

使用節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)的主要目的是保護(hù)環(huán)境與節(jié)約能源，提高能源的使用效率。所以，節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)候要選擇實(shí)用性強(qiáng)的、先進(jìn)的、安全的施工材料，電器的使用達(dá)到報(bào)廢條件時(shí)，要對(duì)報(bào)廢設(shè)備妥善管理，減少其對(duì)環(huán)境的污染與破壞，還應(yīng)提高能源的循環(huán)使用，為可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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

（一）通過(guò)供配電系統(tǒng)的合理分布減少線(xiàn)損

線(xiàn)損是能耗的重要部分，線(xiàn)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(xiàn)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(mǎn)足供電半徑和所選線(xiàn)路長(zhǎng)度的需要;在線(xiàn)路選擇上應(yīng)以走直線(xiàn)為原則，以減少導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)，以減少回在線(xiàn)的線(xiàn)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(xiàn)損的目的。

（二）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(xiàn)路，共享不僅能節(jié)約投資，更能夠減少電阻和線(xiàn)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。

（三）選擇合理的變壓器類(lèi)型

變壓器作為電氣工程中核心組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于電壓、電流以及功率的轉(zhuǎn)換，因此其質(zhì)量的優(yōu)劣將會(huì)對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行造成直接的影響。雖然很多管理部門(mén)已經(jīng)加強(qiáng)了對(duì)其管理力度，同時(shí)還取得了不俗的成效，但是就其實(shí)際發(fā)展情況，大部分變壓器在運(yùn)行過(guò)程中需要消耗大量的能源，存在很大的節(jié)能設(shè)計(jì)空間。因此相關(guān)的管理部門(mén)必須要優(yōu)化對(duì)其選擇，首先對(duì)變壓器材料的合理選擇，必須要確保銅、硅以及各種絕緣材料能夠進(jìn)行科學(xué)合理的搭配，進(jìn)而有效地降低不必要的能源損耗;其次，則是加強(qiáng)對(duì)銅材的利用，以其代替一些劣質(zhì)材料，對(duì)變壓器運(yùn)行過(guò)程中的能耗進(jìn)行有效的降低，進(jìn)而達(dá)到良好的節(jié)能效果;最后在對(duì)變壓器進(jìn)行選擇時(shí)，則是要優(yōu)先選擇節(jié)能變壓器。

（四）輸電線(xiàn)路傳輸消耗的減小

電能在傳輸?shù)倪^(guò)程中，一般情況下由于導(dǎo)線(xiàn)上存在著電阻就會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗。然而，線(xiàn)路上的電流是不能改變的，因此，為了有效減少電能在線(xiàn)路上的傳輸損耗，就只有減小導(dǎo)線(xiàn)的電阻。實(shí)際上，導(dǎo)線(xiàn)的電阻是與導(dǎo)線(xiàn)的截面積成反比，而與電導(dǎo)、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度成正比的。具體來(lái)說(shuō)，要有效減少導(dǎo)線(xiàn)的電阻，就應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手：一是選用電導(dǎo)率較小的材質(zhì)做導(dǎo)線(xiàn)，這樣可以減少電能在來(lái)回的電路上的損失;二是減小導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度。這可以在進(jìn)行布線(xiàn)時(shí)，讓導(dǎo)線(xiàn)盡量走直路，避免過(guò)多的走彎路，從而減少導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度;三是變壓器應(yīng)該盡量接近負(fù)荷中心，從而減小供電距離。四是增大導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積。在各方面條件允許的情況下，盡量選擇橫截面積較大的導(dǎo)線(xiàn)，從而通過(guò)減小電阻減少損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

（五）無(wú)功補(bǔ)償

在電力系統(tǒng)中，無(wú)功功率占有供配電設(shè)備的很大一部分容量，因此增大了線(xiàn)路的損耗，從而造成電網(wǎng)的電壓下降，也因此影響了電能質(zhì)量和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。而對(duì)于用戶(hù)而言，無(wú)功功率的直觀表現(xiàn)為功率因數(shù)偏低，而當(dāng)功率因數(shù)小于0.9時(shí)，用戶(hù)就會(huì)向供電部門(mén)繳納一定比率的罰款，因此用戶(hù)用電的成本也增高，經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)下降。但是我們?nèi)暨x用恰當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的話(huà)就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地平衡，提高功率因數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗、提高電能質(zhì)量、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的目的，而且能夠提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（六）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)，有源濾波器主要有以下特性：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。

四、結(jié)束語(yǔ)

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過(guò)程中，電氣自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用非常廣泛，應(yīng)全面了解電氣自動(dòng)化的特點(diǎn)。同時(shí)，隨著環(huán)境保護(hù)的日益重要，節(jié)能顯得越來(lái)越有意義，需要重視節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)各種有效手段，將節(jié)能理念深入到實(shí)際工作中，促進(jìn)電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1]李振榮.電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)探析[J].綠色環(huán)保建材，2018（01）：56-57.