探析电气自动化节能设计

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【摘要】做好电气自动化节能设计工作具有重要的现实意义。今后在实际工作中，我们需要以相关的原则为指导，并重视采取相应的策略，从多个方面入手，做好电气自动化的节能设计工作，以促进电气工程的发展，提高工业生产的效益。

【关键词】电气自动化；节能设计技术；变压器；无功补偿；有源滤波器

引言

随着社会的不断发展和信息技术的不断完善，电力系统不仅逐渐的走向自动化，而且在自动化的基础上还逐渐的使用节能设计技术。而节能这一主题在今后也会被更广泛的推广。本文就从电气自动化入手，对电气自动化的节能设计技术进行了一番探讨，提出应从变压器、无功补偿、有源滤波器等节能技术上下功夫，旨在促使节能技术在电气自动化系统中发挥最好的效果，以供借鉴参考。

一 电气自动化及节能设计概述

电气自动化节能技术是一项利国利民的科学技术，也是实现电气自动化行业稳步发展的重要保障。电气自动化节能技术不仅减少电能的消耗和损失，提高资源的使用效率，满足我国社会经济发展对能源不断的需求。还能够缓解电网供电的紧张现状，避免输电受阻的恶性循环。可以说，先进的自动化技术正是推动各行业节能减排的有效武器。未来全球经济发展的趋势是谁率先掌握节能的高新技术产业的主导权，谁将主导未来的全球经济。对于电气自动化系统来说，由于城市电网的不断扩大，电力也不断增容，因此会使用很多的变频器、整流器等，而这样会造成大量的谐波产生，从而危害到电网。由此，为了消除谐波，从节能的方向考虑，电气自动化应主要从变压器、无功补偿、有源滤波器等技术上下功夫，可以利用减少电路的传输损耗、优选变压器、补偿无功、使用有源滤波器等方法来使电气系统在运行的过程中达到节能的目的。也只有这样，才能使电气自动化系统使用时达到节能的效果。

二 电气工程设计的基本要求

1、优化供配电设计，促进电能合理利用

在做水库工程电气设计时首先考虑的是适用性，就是要能为水工设备的运行提供必要的动力； 为在水库建筑物内创造良好的人工环境提供必要的能源；应该满足用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性的要求；应能保证电气设备对于控制方式的要求，从而使电气设备的使用功能得到充分的发挥。做到供电系统高效、灵活、稳定、易控、多样、便捷、畅通。其次考虑的是安全性，电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定的裕度；确保供电、配电与用电设备的安全运行；有可靠的防雷装置；防雷击技术措施；在水库特殊功能的场合下还应有防静电、防浪涌的技术措施；按水利建筑物的重要性与火灾潜在危险程度设置相应必要的技术措施。在满足水库电气工程的实用性和安全性的基础上，利用先进的技术，优化供配电设计，促进电能合理利用。

2、提高设备运行效率，减少电能的直接或间接损耗

在满足水工建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，尽可能减少建设投资，最大限度的减少电能与各种资源的消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用，提高电源的综合利用率，提高设备运行效率、减少电能的间接或直接损耗。

3、合理调整负荷，选取合理的设计系数，提高负荷率和设备利用率

在满足水工建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数、在特殊用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷率和设备利用率节约电能。

三 电气自动化的节能设计技术

1减少电能的传输损耗

电能在传输的过程中，一般情况下由于导线上存在着电阻就会产生有功功率损耗。然而，线路上的电流是不能改变的，因此，为了有效减少电能在线路上的传输损耗，就只有减小导线的电阻。实际上，导线的电阻是与导线的截面积成反比，而与电导、导线长度成正比的。具体来说，要有效减少导线的电阻，就应该从以下几个方面入手：一是选用电导率较小的材质做导线，这样可以减少电能在来回的电路上的损失；二是减小导线的长度。这可以在进行布线时，让导线尽量走直路，避免过多的走弯路，从而减少导线的长度；三是变压器应该尽量接近负荷中心，从而减小供电距离。四是增大导线的横截面积。在各方面条件允许的情况下，尽量选择横截面积较大的导线，从而通过减小电阻减少损耗，达到节能的目的。

2变压器的选择

具体而言，在设计选择变压器时，应该满足以下几点要求：一是变压器应选用节能型的，以大大减少变压器的有功功率损耗；二是为了使流过的三相电的电流保持平衡，应减少变压器本体损耗，最好采用一些诸如单相自动补偿设备、三相四线制供电、将单相用电设备均匀分接在三相电源上等有效的减少负荷不平衡的方法。

3无功补偿

在电气自动化系统中，无功功率占有供配电设备的很大一部分容量，因此增大了线路的损耗，从而造成电网的电压下降，从而大幅度影响到电能质量和电网的经济运行。因此，为了实现无功就地平衡，减少损耗，可以选用恰当的无功补偿设备，这样也能够有效提高社会和经济的双重效益。具体而言，对无功补偿设备有以下几点要求：一是在使用电容器补偿时，电容器容量的确定应该根据具体参数，如目标功率因数、配电电压的容量、负荷等等，通过对这些参数的计算来确定；二是为了达到良好的补偿效果，应该采用集调节平滑、跟踪准确、适应面广等优点为一体的模糊投切方式，因为以前的补偿电容组中电容器的分担方式、投切开关的方式、按编码配置的方式、按比例分配的方式等，都不能达到现在我们想要的补偿效果；三是最好选择无功功率作为投切参数物理量，以有效防止投切振荡、无功倒送等情况的发生。此外，无功补偿装置最好就地安装，实行就地补偿，这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能的目的。

4使用有源滤波器

为了有效避免与电网联结电气设备的误动作，就必须消除谐波，而消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。误动作主要是由于电气设备数量的增加，产生的谐波越来越多，又由于这些谐波电流在电网阻抗上产生的电压与基波电压重叠，就会引起电压的畸变，从而造成电气设备产生误动作。概括起来，有源滤波器主要以下特性：具有优异的动态性能；反应快；能使功率范围更宽大等，能使无功补偿达到更好的效果。一般情况下，采用有源滤波器对产生的谐波进行过滤，在电气设备误操作之前就能够将其阻止，使电气设备的运行更加有效率，从而达到节能的目的。

总之，除了在电气自动化系统中采用变压器、无功补偿、有源滤波器等节能技术外，还可以采用高效光源等其他的形式来进行节能，因为高效光源具有光色好、发光率高、显色性能优异等优点，能从根本上节约能源。由此，要不断地对电气自动化的节能设计技术进行研究，这不仅可为电气节能提供有力的技术保障，而且还将大大地促进电气节能高新技术的发展。

结论

总之，随着我国社会经济的不断发展，在生活和工作中人们的用电需求量越来越大。探讨电气自动化的节能设计技术，减少电能的消耗和损失具有不言而喻的现实意义必须从节约能源出发，使电气自动化尽可能少用能源，降低对环境的污染，并为使用者提供健康、舒适的工作及生活空间，最终实现我国节能电气的跨越式发展。可以预言，随着社会的进步和电力技术的发展，电气自动化的节能技术在今后的使用会越来越广泛，而今后研究的节能技术也将会朝着更好的方向发展。

参考文献：

[1]刘 超.电气自动化控制系统之设计思路探析[J].神州，2013（6）：48.

[2]刘久平.如何创新电气自动化控制系统[J].硅谷，2012（3）：194.