節能設計技術對電氣自動化工程的應用

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在電力自動化工程中，能源消耗過大也是一個顯著的問題，大多數電氣設備在運轉期間對節能的要求很高，所以，為了推動電氣自動化工程的正常發展，需要充分應用節能設計技術。

電氣自動化工程概述

1.電氣自動化工程節能設計

在信息技術飛速發展過程中，電氣自動化工程與社會生產密切相關，在很多行業都具有重要作用，對各方面都影響很大。在電氣自動化工程中采取一定的節能措施，不僅可以緩解能源問題，也能保證居民生活品質的提高，保證企業生產效率更高，有力促進社會經濟發展。近年來，社會各界逐步推進綠色革命，各個行業也實行低碳生產，將節約能源作為重要目標。將節能手段應用于電氣自動化工程中，能夠滿足綠色發展理念，與整個社會綠色低碳發展的要求保持一致。特別是在逐步推進城市化的過程中，對城市電網供電的需求也越來越大，電力系統已經先后多次增容。傳統操控技術通常包括變頻器與整流器，這些設備在應用過程中給電網帶來了較大的危害。在電氣自動化工程中，要在變壓器與無功補償等技術上完成突破，避免在電路傳輸中出現過大的損耗，通過合理選擇變壓器與使用有源濾波器等，讓電氣自動化工程真正實現節能的目標。

2.電氣自動化工程特點

所謂的電氣自動化工程，主要是將各種自動化技術應用于電氣工程領域。要想滿足這點，相關單位應該將計算機軟件技術應用到實際生產中，在電氣設備運行中達到自動化控制的目的。近年來電氣自動化工程發展很快，不僅涉及居民生活，也逐步向工業生產、國防電氣等領域延伸。電氣自動化工程在發展過程中主要體現出如下特征：第一，技術融合程度逐步提升。現階段，我國逐步邁入電氣自動化時代，今后越來越多的行業將依賴于電氣自動化工程。計算機信息技術、電力電子技術和智能技術相互融合，將對相關產業的發展有促進作用。在雙向推動背景下，技術融合取得的效果將充分反映出來。第二，具有較強的應用特征。電氣自動化工程在很多行業非常重要，處于不斷擴展的局面，也體現出較強的應用型特點。第三，與新興節能技術實現了深度融合。電力行業能耗較大，如何降低能耗是一個重要課題。在國家倡導的可持續發展理念下，電力行業結合電氣自動化工程特點，關注節能技術的應用，最大限度地減少能源方面的消耗，在環境保護方面發揮積極作用。

電氣自動化工程中節能設計技術要求

1.安全第一原則

電氣自動化工程節能方面，首先要堅持安全為主的理念。新時期電氣自動化工程既要滿足節能的要求，也要兼顧安全性，因為安全性涉及一線施工操作人員與后期使用，其中關鍵在于人們生命財產安全，因此必須將生命保障放在重要位置。可見在電氣自動化工程中應用節能設計技術，應該保證各環節的安全性，為后期生產的正常開展創造條件。電氣自動化工程節能設計原則如圖1所示。為了達到安全性要求，要優化供電和配電系統設計。電氣自動化設備使用中對電能消耗較大，容易引起電力短缺并增加生產成本。對此要合理引入節能技術，提升電氣自動化項目的節能效果。

2.先進性原則

在新的形勢下必須做到與時俱進，才能在市場競爭中占據有利地位，電氣自動化工程也是如此，不僅要關注國內市場發展，也要關注世界先進生產、設計前沿技術。當前我國電氣自動化技術水平還很落后，因此要關注世界先進技術，依據國際標準，加大新技術開發力度。節能設計技術是一項新技術，為了獲得突破性進展，需要積極借鑒國外相關技術，以保證電氣自動化工程設計項目的尖端性，也讓其效能得到真正體現。

3.節能環保原則

在電氣自動化工程中引入節能理念，如何提高節能性能尤其關鍵。在政府工作報告中對節能也提出了新要求，電氣自動化工程要通過應用節能設計技術，達到節約資源的目的，對生態環境提供有力保護。因此，要采取一定的節能技術措施，減少電氣自動化工程對資源的損耗量，避免破壞環境。此外，還要關注經濟因素，要堅持成本最優化原則，在電氣自動化工程節能環保項目中，要以經濟環保型為基礎。

電氣自動化工程節能設計技術要點

1.合理選用無功補償設備

安裝無功補償設備能夠有效減少變壓器輸電消耗，保證設備高效運轉。在電氣自動化工程中無功補償設備尤為關鍵，不僅能夠為供電質量提供可靠保障，也能達到節能減排的要求。在使用無功補償設備的過程中，應該將電壓等參數進行合理設定，讓無功補償設備與電網運行、補償線路等情況保持一致。在無功補償設備選擇上，主要考慮投切的方法，根據安裝標準，保證無功補償設備選擇的合理性。在設置無功補償設備的過程中，也要將確定的無功功率數據作為投切數據的最終值，防止開關投切中出現振動、倒送等問題。并且，無功補償設備要靠近電容器，便于同電容器實現近距離無功功率補償，使電能在線路傳輸中的損耗得到控制，提高電氣自動化工程的節能效果。對于電容器補償而言，需要結合配電電壓容量、負荷、三相電壓平衡度、自然功率因數以及目標功率因數等，在準確計算后合理確定電容器容量。如果補償中出現諧波，應該串聯一定數量的電抗器，將線路中的諧波消除。初期補償時電容組內電容器分組與投切開關的方法一般選擇等容量分組與循環投切，后來逐步引入按比例分配、按編碼配置、投切開關按級投切。然而上述方式很難達到預期的補償效果。現在一般采用模糊投切，因其具有適應面廣、調節平滑和跟蹤準確等特點，可以取得較好的效果。使用期間低壓狀態下投切開關以投切復合開關為主，高壓補償柜則選擇真空接觸器作為投切開關。

2.降低導線能耗

電能在線路傳輸中會出現較大損耗，這是由于電線存在電阻，會消耗一定的電能。電網運行期間需要重視節省能耗，提升節能效果。電能通過電力系統能傳輸的過程中，要對電阻值加以控制，從而最大限度地減少電能消耗。電阻值主要由導線材料決定，因此要保證導線材料電阻值不能過高。若是導線較長，則需要增加導線寬度，讓電阻值得到控制，這也是減少電能消耗的有效手段。此外，電力線路越長，電阻越大，而電力線路的電阻與其橫截面面積成反比，要考慮到實際經濟條件，選擇低導電率材料制作電力線路。供電線路安裝時，電線要以保持直線為主，使整體長度得到控制，防止出現不必要的繞彎現象，并讓其橫截面積能夠變大，最終達到降低電力線路電阻與電能消耗的目的。

3.科學選擇變壓器

電氣自動化工程中變壓器是一個關鍵部件，其功能是使電壓、電流和功率等相互聯系。變壓器運行時能耗較大，即使處于空載運行狀態，也會產生極大能耗。要想徹底解決這類問題，在電氣自動化工程節能設計中，應該合理選擇變壓器，通常需要考慮材料和性能配置。第一，變壓器的材料要節能與環保，在變壓器電線和電柜方面，主要選擇銅材料，這種材料對節能有一定幫助。用銅材料取代以往的硅材料，能夠有效減少能源的消耗。第二，在變壓器設計的過程中，要將節能理念融入到整個配置中，并保證變壓器各項性能達標，確保達到節能的效果。圖2為一種10kV干式變壓器，是當前市場上專門以節能為目的設計變壓器。圖2一種10kV干式變壓器

4.電力電纜節能技術

電纜線路是電氣自動化工程的重要組成部分，在輸配電系統內占有關鍵地位。電力電纜線路在電氣自動化工程中所占用的資金與后期的維護投入等都很大，在選型期間要做到謹慎與細致。通常，為了確定電力電纜線路的實際截面積，要站在節能層面上綜合分析，并綜合進行研究。在當前技術基礎上，電纜線路一般包括鋁線、銅線等類型。從成本角度分析，鋁線線路在經濟性上比銅線線路更好。然而從節能層面上考慮，還應該關注導線截面積與耐久性等問題，因此主要選擇銅線線路，這樣可以獲得更好的綜合效益。

5.合理安裝濾波器

電氣自動化設備起動會產生一定的能源消耗，其中設備產生諧波最為嚴重，諧波導致電氣設備損壞，很難保持正常運轉狀態，造成較大的電能消耗。諧波也容易引起電網電壓的不穩定，導致過多操作失誤，不利于電氣自動化設備正常運轉。此外，諧波會對電動機造成損傷，最終影響設備的壽命，并影響其他電氣設備的自動化控制。有源濾波器通常運行很快，濾波效果也較好，雖然價格比無源濾波器更高，但是發揮的作用更好，也能有效避免出現諧振等情況。有源濾波器能夠充分過濾諧波，也對諧波的再次出現產生抑制效果，減少失誤操作，為供電可靠性提供可靠保障，保證電氣自動化設備正常運轉。

6.推廣光伏設備

照明設計是電氣自動化工程為達到節能目標需要關注的內容，特別是人員聚集場所的電氣自動化系統，照明能源浪費很大。因此，近年來在行業快速發展過程中，公共場所照明節能設計備受各方關注。對于照明燈中的節能設計，雖然能夠有效降低能源的使用，然而很難解決人們的根本節能意識問題。在照明節能設計中要關注節能、經濟和使用等因素，可以推廣光伏設備，加快高效光源的發展。當前光伏產業已經備受世界各國所關注，我國光伏產業在發展中逐步建立了專門的光伏制造體系。群眾綠色意識增強，光伏設備的應用范圍越來越廣。要加快光伏設備發展速度，與電氣自動化節能設計技術相結合，提高節能的效果。結束語總之，在科技快速發展過程中，電氣自動化設備已經在各行各業起到關鍵作用，在工業生產、農業和國防等方面，電氣自動化工程都扮演者關鍵角色。在電力設備運行過程中電能損耗逐步增加，需要對電氣自動化設備進行專門的節能設計。通過對能源使用的控制，提升電氣自動化工程節能效果，能有效應對電能不足的局面，推動電氣自動化設備快速發展，為整個社會發展奠定良好基礎。

作者：孫國君 單位：北京首都機場節能技術服務有限公司