浅析电气自动化节能技术的设计及应用

童丽

[摘 要]伴随经济社会的快速发展以及信息技术的进一步提高，电力系统在自动化程度不断提高的同时，正逐渐推广运用节能设计技术。本文介绍了电气工程设计原则，探讨了电气系统中的节能技术的应用。

[关键词]电气；自动化；节能；技术

在电气信息领域当中电气自动化是其中一门兴起的学科，它与工业生产以及我们的生活紧密相连。对于生产效率的提高、运行成本的降低以及降低劳动强度等各个方面都发挥了至关重要的作用。最近几年以来，国家大力倡导“绿色工业革命”，节能是目前经济发展的一个十分重要的目标。而先进的自动化节能技术成为促进各个行业节能减排的关键武器。今后世界经济发展的必然趋势就是谁拥有了节能技术，谁就将主导将来世界的经济发展的主动权。针对电气自动化系统而言，因为城市电网及其电容的进一步增加，所使用的变频器、整流器等也越来越多，从而产生了大量的谐波，导致电网节能受到威胁。所以，为了更好地消除谐波，从节能的角度考虑，电气自动化节能必须从变压器、有源滤波器以及无功功率补偿等方面的技术上进行努力，通过降低电路的传输损耗、选择性能优良的变压器、补偿无功以及选择有源滤波器等方式使得电气系统在运行中实现节能的目标。唯有如此，才能够使得电气自动化系统在使用过程实现节能的目标。

一、电气工程设计原则

1.优化供配电设计，促进电能合理利用。在做工程电气设计时首先考虑的是适用性，就是要能为设备的运行提供必要的动力； 为在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；在特殊功能的场合下还应有防静电、防浪涌的技术措施；按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。

二、电气系统中的节能技术

1.减少电能在线路上的传输损耗。电能在传输的过程中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，为了减少线路上电能的损耗就只有减小导线的电阻。导线的电阻是与电导、 发光率高、导线长度成正比，而与导线的截面积成反比。

2.无功补偿

在电力系统中，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，也因此影响了电能质量和电网的经济运行。而对于用户而言，无功功率的直观表现为功率因数偏低，而当功率因数小于0.9时，用户就会向供电部门缴纳一定比率的罚款，因此用户用电的成本也增高，经济效益就会下降。但是我们若选用恰当的无功补偿设备的话就可以实现无功就地平衡，提高功率因数，从而实现节能减耗、提高电能质量、稳定系统电压的目的，而且能够提高经济效益和社会效益。比如，在受导电抗的作用下，电机发出的交流电流和交流电压的相位角不为零，因此电机发出的电能不能完全被用电器吸收，不能被吸收的部分则在电机和用电器之间往返变化而不会释放出来。又因为电容器产生的是超前的无功，因此采用电容器补偿可以与无功率的电能进行抵消，即Q=QL-QC。

3.滤波器

由于电网中的非线性电压电流特性的电气设备的数量不断增加，因此产生的谐波电流也越来越多，而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，从而造成与电网联结电气设备产生误动作。因此，为了避免这些电气设备的误动作就要消除諧波，而目前消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。

有源滤波器具有很多的特性，比如：反应快，具有优异的动态性能；在无功补偿的模式下消除谐波，功率因数就可以强制达到1；三相补偿的谐波电流可同时滤除2～60次滤波；多元有源滤波器采用并联运行能够使功率范围更宽大。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将其阻止，则使得电气设备的运行更加有效率，从而也能够使无功补偿达到更好的效果，达到节能的目的。

4.其他形式的节能

除了在电气系统中采用节能技术进行节能之外，还可以采用其他的一些形式进行节能，比如：采用高效光源节能，在家庭用户中照明用电占整体用电的很大一部分，因此，将照明的光源采用发光率高、光色好、显色性能优异的高效光源无疑是一个好的选择。这样就从根本上节约了能源。

三、结语

总而言之，一方面可以在电气自动化系统中选择无功功率补偿、变压器以及有源滤波器等相应的节能技术之外，还能够选择高效光源等其余的节能办法，由于高效光源具备光色非常好、发光率非常高、显色性能好等特点，可以从源头上节省能源。由此可见，必须对电气自动化的节能技术进行更加深入的研究，以便为电气节能提供更好的技术支撑，从而推动电气节能技术的快速发展。

参考文献：

[1]何首贤.供配电技术[J].中国水利水电出版社，2005.

[2] 任红. 建筑电气设计中的节能措施[ J ] . 建筑电气，2008（02）.