電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)的研究

孫志明

摘 要：電氣自動化系統(tǒng)的運行確保供電的安全可靠，并帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。隨著城市電網(wǎng)和電力的擴(kuò)大和增容，電網(wǎng)使用的壓力加大，并隨之產(chǎn)生了一些問題。所以在電力自動化的系統(tǒng)中加入節(jié)能的因素是必然的趨勢。而電氣自動化的節(jié)能技術(shù)現(xiàn)在還在發(fā)展階段，不太成熟，所以必須重視該技術(shù)，并加大對該技術(shù)的研究運用，提高電力的工作效率，提升其穩(wěn)定性，降低使用成本。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;節(jié)能設(shè)計技術(shù);研究

1 引言

本文針對電氣自動化相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計技術(shù)做出了有關(guān)的探討，但技術(shù)總是在不斷變化進(jìn)步的，研究不會止步不前，相應(yīng)的結(jié)論也應(yīng)在實踐中逐步得到驗證與改進(jìn)。希望今后相關(guān)的技術(shù)能夠取得更好的發(fā)展，能夠為我國各項事業(yè)的發(fā)展提供更加優(yōu)質(zhì)便捷與環(huán)保的電力能源。

2 電氣工程節(jié)能的重要性

2.1 環(huán)保約束要求節(jié)能

隨著社會的發(fā)展，電已經(jīng)成為人類生活中必不可少的商品。目前，火力發(fā)電是我國最主要的發(fā)電方式?；鹆Πl(fā)電消耗的是不可再生能源，會排放污染性氣體，如SO2、NOx和有機(jī)污染物等氣體污染物，嚴(yán)重影響了地球生態(tài)和生物多樣性，對人類的生活和健康造成了較大影響。從環(huán)境保護(hù)方面考慮，對電氣工程進(jìn)行節(jié)能是必須的。

2.2 可持續(xù)發(fā)展要求節(jié)能

從1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)以來，人類進(jìn)入了電器時代。100多年來，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，電器設(shè)備也越來越多樣化，新型設(shè)備的不斷出現(xiàn)，也是對能源的一大挑戰(zhàn)。如今，能源的短缺是全社會共同關(guān)注的重點問題，因此從科學(xué)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展等方面考慮，電氣工程有必要進(jìn)行節(jié)能設(shè)計。

2.3 社會進(jìn)步要求節(jié)能

隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，人們對于生活的標(biāo)準(zhǔn)越來越高，對日常生活的居住環(huán)境要求也在不斷提高。隨著對能源需求的不斷增大，能源也越來越緊缺，要解決這個問題，就必須對電氣工程采取節(jié)能措施。這不僅是適應(yīng)時代的進(jìn)步，滿足現(xiàn)代生活的基本需求，而且通過電氣工程自動化技術(shù)的節(jié)能創(chuàng)新，可以提高生活中各種電器的使用效率，達(dá)到減少能源消耗的目的，提升社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量。

3 電氣工程節(jié)能的現(xiàn)狀

3.1 電氣工程自動化程度較低

電氣工程自動化技術(shù)在我國工業(yè)生產(chǎn)中起著很重要的作用，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率。但從目前發(fā)展來看，在工業(yè)生產(chǎn)中，自動化的程度仍然落后于發(fā)達(dá)國家。我國現(xiàn)有的自動化技術(shù)往往只能完成自己獨立的幾項工作，而且這幾項技術(shù)還需要通過多個設(shè)備共同協(xié)作才能完成。在整個電氣自動化的過程中，不同環(huán)節(jié)之間的“交流”很少，這樣就不能形成一個完整的自動化鏈，影響了整個大系統(tǒng)自動化的進(jìn)程。

3.2 電氣工程自動化耗能大

目前，我國對于電氣自動化尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)企業(yè)主要針對自身情況及利益考量進(jìn)行設(shè)計開發(fā)，系統(tǒng)節(jié)能的考慮相對較少。這就導(dǎo)致了雖然我國現(xiàn)在發(fā)展十分迅速，但是面臨的能源問題也十分嚴(yán)峻。相對于發(fā)達(dá)國家，我國的能源缺口仍很嚴(yán)重。如果國家對于各種自動化設(shè)備有嚴(yán)格的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和要求，各企業(yè)大大增加節(jié)能投入，能源消耗的問題便會得到改善。

3.3 自動化的建設(shè)較為落后

目前，由于我們國家對于電氣自動化沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)內(nèi)部的各項設(shè)備又是從不同的制造廠家進(jìn)行采購的，而不同供應(yīng)商的設(shè)備設(shè)計結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)往往各取所需，導(dǎo)致在設(shè)備運行的狀況下，各廠家提供的設(shè)備零部件之間的信息傳遞不穩(wěn)定，配合不夠默契;導(dǎo)致企業(yè)內(nèi)部的電氣自動化沒有很好的能力進(jìn)行適應(yīng)，從而影響電氣自動化的建設(shè)。

4 電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)研究

4.1 降低傳輸過程中的電能損耗

在電氣領(lǐng)域和相關(guān)的電力傳輸系統(tǒng)當(dāng)中，在傳輸過程中出現(xiàn)電能損耗幾乎是無法避免的。由于導(dǎo)線中存在電阻，傳輸過程中會產(chǎn)生額外的熱量，使電能轉(zhuǎn)化為熱能而散失，從而降低了傳輸效率。結(jié)合實際情況分析不難發(fā)現(xiàn)，在電能的傳輸環(huán)節(jié)當(dāng)中，只有導(dǎo)線和電纜中的電阻是可以改變的，其余的線路內(nèi)傳輸電流以及導(dǎo)線的形式都是固定不能改變的。因此，為了有效降低傳輸過程中的電能損失，就可以對導(dǎo)線中的電阻進(jìn)行重新設(shè)計與優(yōu)化，將傳輸途徑中的不必要電能損耗降至最低。根據(jù)基本物理原理可知，影響導(dǎo)線電阻的相關(guān)因素主要有導(dǎo)線的橫截面積、電導(dǎo)系數(shù)以及導(dǎo)線的長度，電阻會隨著導(dǎo)線的長度增加而變大，隨著截面積增加而減小。為了達(dá)到進(jìn)一步減小導(dǎo)線電阻的目的，可以有針對性的對這些相關(guān)物理量進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。可以在確定導(dǎo)線使用材料的時候挑選電導(dǎo)率較小的材料，降低電能損耗。還可以在電能傳輸?shù)募芫W(wǎng)布線過程中科學(xué)有效的遵循最短路線的原則將導(dǎo)線盡量以直線形式布放，減少傳輸過程中導(dǎo)線的總長度，減小總體傳輸距離，從而有效減少傳輸過程中的電能損耗。

4.2 增大變壓器電壓

電能在傳輸過程中的效率與變壓器有著直接關(guān)聯(lián)。在電力系統(tǒng)當(dāng)中，變壓器主要擔(dān)負(fù)著轉(zhuǎn)換交流電壓裝置中的電流，電壓和抗阻的作用。按照電磁感應(yīng)原理，變壓器在電能的輸送過程當(dāng)中其負(fù)載的電壓值越低所帶來的額外電能損耗也就越多，反之亦然。設(shè)計人員可以根據(jù)這一物理原理，在保證人們用電需求的基礎(chǔ)上，將輸電環(huán)節(jié)中的電壓值進(jìn)一步降低。提高變壓器上的負(fù)載電壓，可以使電壓消耗按照電壓與損耗電壓成反比的原理而降低，從而確保電能輸送全過程的高效率。要注意的是變壓器的選擇要以具備自動補償功能和節(jié)能環(huán)保為原則。

4.3 科學(xué)使用無功補償設(shè)備

電力系統(tǒng)當(dāng)中變壓器是耗電大戶。有效降低變壓器上的能源損耗是亟待解決的提高輸電效率的關(guān)鍵性問題，可以挑選無功補償設(shè)備來降低其電壓損耗。無功補償設(shè)備的科學(xué)合理利用不但能將供電效率提高，同時又可以達(dá)到節(jié)能降耗的效果。在無功補償設(shè)備選擇的過程當(dāng)中，首要參考因素就是該設(shè)備的基本參數(shù)，綜合考慮其電壓容量以及電壓負(fù)荷是否符合目前電力系統(tǒng)中的實際情況。如果將其應(yīng)用于電力傳輸系統(tǒng)中，其是否能根據(jù)運行負(fù)荷和補償線路切實有效的實現(xiàn)節(jié)能的目的。另一方面，要從整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性角度綜合考慮有效補償?shù)目尚行?，根?jù)安裝設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，合理科學(xué)的選用無功補償設(shè)備，避免后期運行中故障和其他安全事故的出現(xiàn)。

4.4 充分利用太陽能，大力發(fā)展綠色能源，開展光伏產(chǎn)業(yè)

太陽能資源的開發(fā)和利用，實現(xiàn)了人類對于資源“取之不盡，用之不竭”的美好愿望。隨著我國對太陽能資源經(jīng)驗的不斷積累和創(chuàng)新，對太陽能資源的開發(fā)和利用技術(shù)也已經(jīng)非常成熟。而我國西部地區(qū)地域遼闊，人煙稀少，陽光充足，這就為我國發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)提供了便利條件。光伏發(fā)電，就是使太陽光折射到硅材料上產(chǎn)生電流進(jìn)行發(fā)電。而光伏產(chǎn)業(yè)，就是與光伏發(fā)電相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，包括硅原材料生產(chǎn)、電池的生產(chǎn)、相關(guān)太陽能組件的生產(chǎn)、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的制造等。因此可見，光伏產(chǎn)業(yè)不僅實現(xiàn)了光伏發(fā)電，滿足人們對電力的不斷需求，同時也促進(jìn)了高新產(chǎn)業(yè)的研發(fā)與發(fā)展。光伏產(chǎn)業(yè)不同于傳統(tǒng)的發(fā)電產(chǎn)業(yè)，太陽能資源不僅可以再生，還是綠色環(huán)保的資源，對我國環(huán)境的保護(hù)起到了重要的作用。所以，在電氣自動化節(jié)能設(shè)計技術(shù)中利用太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，能更好的節(jié)約電力資源，降低消耗，保護(hù)環(huán)境，實現(xiàn)企業(yè)與國家的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

隨著國家對節(jié)能工作的越來越重視，隨著電氣設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)和節(jié)能減排意識的提高，電氣工程的節(jié)能工作有了一定的成效。為了使電氣工程進(jìn)一步提高節(jié)能的效果，以適應(yīng)社會需要，滿足國家可持續(xù)發(fā)展的要求，應(yīng)該加大節(jié)能力度，將節(jié)能的理念貫穿于整個用電過程。從生產(chǎn)到管理，從輸送到使用，都應(yīng)該以節(jié)能為目的，為合理利用資源做貢獻(xiàn)。

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