电气自动化工程中的节能设计技术浅析

蔡宇航

百威英博哈尔滨啤酒有限公司 150030

电气自动化工程中的节能设计技术浅析

蔡宇航

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在电力技术和自动化技术水平不断提升的基础上，我国的电气自动化工程得到了快速的发展，目前电气自动化已经被广泛应用在社会生产的各个领域，为企业生产和人们的生活带来极大便利。为了能够进一步提高电气自动化工程的社会效益和节能效益，我们还需要继续改进和提升电气自动化的应用设计技术。现本文就主要探讨了与电气自动化节能技术相关的一些问题，以供参考。

电气自动化；节能；优化设计；滤波器

目前在城市电网系统的建设中，电气自动化工程已经成为不可或缺的重要内容。并且随着电网规模和电容的日益扩大，电气自动化工程中的变频器与整流器也越来越多，这就会使电网中产生较大的谐波，给电网系统的正常运行带来严重威胁，另外，大量的谐波还会消耗较多的电力，造成能源浪费现象。因而我们在设计电气自动化工程时，应该充分考虑到谐波的问题，并积极采取改进措施来实现节能设计。以下本文就从电气自动化工程设计原则入手，来探讨电气自动化工程中的节能设计技术。

1、电气自动化工程的节能设计原则

1.1 不断优化供配电系统设计

由于电气自动化系统的正常运行是需要有足够的动力支持的，因此做好电气自动化系统的供配电设计系统是非常有必要的。在供配电系统的设计中，要求充分考虑到电气设备的负荷容量和对供电可靠性的要求，还要全面考虑电气设备的用电安全问题，包括线路的安全与设备的运行安全。同时，还要做好电气设备供配电系统的防雷、防静电、防浪涌等设计，以确保供配电系统既能满足电气设备的用电需求，又符合国家规定的相关安全技术条例，实现电能的合理利用，从而获得一定的节能效益。

1.2 加强电气设备管理，提高设备的运行效率

在实际的电气自动化工程系统运行中，很多电气设备并不是一直保持最高功率的运行状态，很多时候电气设备的运行都低于额定功率，但其所消耗的电能还是一样多，这就造成了大量的电能浪费，因此我们可以通过加强电气设备管理来提高其运行效率，通过无功补偿、均衡负荷等措施来调节设备的运行状态，达到节能效果。

1.3 设计合理的负荷系数

在电气自动化设计中，对负荷系数的合理设计可以有效的提高数何必利用率和负荷率。但要在能够满足电气工程的需求基础上进行安全设计，对一些用电较为特殊的电气设备，应该根据实际情况进行相应的系数调整，从而达到节能效益。

2、电气自动化工程中的节能技术方法

由于目前我国的能源短缺现象较为严重，城市发展对电力的需求量越来越大，部分城市已经出现了电力供不应求的局面，而不得不从其他地区调配电力以保持城市供电。在这种紧张的用电形势下，如何提高电力的使用效率，减少能源浪费就成为电气设计人员最关注的问题。以下笔者就结合自己的工作体会，来介绍几种电气自动化工程中的节能技术方法，具体有以下几点：

2.1 减少电能传输的损耗

电路线路上必然会存在电阻，因此只要有电流通过线路就会产生有功功率能耗，对于这样一种形式的能量损失，我们就需要根据其能耗的机理来进行设计处理，考虑到线路上的电流是不允许改变的，因此就只能够在线路的电阻上做文章，也就是说，只要能够在不影响线路正常运行的状况下减小线路上的电阻，就能够有效的起到节能的作用。我们更进一步的来探讨，与线路电阻有关的是线路自身的电导、线路截面和线路的长度，相应的节能方式也就可以分为三个大类：一是选用电导率比较小的金属材质来作为线路的输电导线；二是尽可能的减少线路的长度，这一点可以通过线路少走弯路、不走回头路来实现；三是适当的增大导线截面的面积。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 选择电压等级

电压等级的合理配置同样能够起到较好的节能效果，一方面是处理好高压和低压配电的电压等级选择，另一方面就是在进行供电电压的确定时，需要综合性的考虑多方面的影响因素来进行，包括用电设备的性质、设计的前景规划、电网的发展计划以及供电回路的数量等。

2.5 供配电系统的设计

一是尽可能的减少配电的级别，这样能够有效的提高供配电系统的稳定性和可靠性；二是要要结合实际的用电状况来对供配电的状况进行确定，尽可能的保证变压器处于负荷的中心位置，这样就能够最大程度的降低供电半径，从而实现电力节能，并且，这样一种节能方式还能够一定程度上提高供电的质量。

2.6 提高自然功率因数

在没有安装无功补偿装置的供配电系统中，系统所做的有功功率与无功功率的比值一般称为自然功率因素。提高自然功率因素就是无非就是两种方法，一是增大有功功率，二是减少无功功率。一般来讲，电气设备的种类可以分为直流设备、电感设备与电容设备，但无论哪一种设备，无功功率的产生都是不可避免的。但是我们却能够通过系统自身所具有的超前无功来抵消其在运行中所产生的无功，这样一来就能够实现提高自然功率因素的目的。一般可以采取的方法是使用功率因素高的同步电动机，一种是通过安装电容器来对其进行无功补偿。

3、结语

总之，在当前的电气自动化设计中，实现节能设计是其基本的设计原则之一。在具体的工程实践中，设计人员应该根据电气设备的实际需要，做好供配电线路设计，必要时可以安装无功补偿装置或滤波器，当然也可以采取一些其他的节能措施，来达到节能目的。

[1]柳宏伟.无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].黑龙江科技信息,2010(24):18-19

[2]张兰兰.电气自动化节能设计技术应用研究[J].科技致富向导,2012(29)