对电气自动化节能控制设计探究

赵志辉 才洪亮 刘云泞

（黑龙江省成瑞新能源有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150090）

1 电气自动化中的电气设计

1.1 优化配电设计

配电设计是整个电力系统中最至关重要的部分，在进行配电设计之前各个方面都要考虑周全。首先要确保整个电力系统的适用性，使电力系统具有连续、可靠、稳定的性能，还要将控制电气设备的方式尽量简单、容易化；其次就是要保证整个电力系统的安全性能。优化配电设计，不仅要考虑电力系统的适应性和安全性，还要确保整个电力系统导线的负荷能力以及电力系统的防止雷击以及静电等各种问题的发生。

1.2 提高电气系统的运行效率

为了提高整个电气系统的运行效率，一定要在节能的前提下挑选设备，从一开始就为节能打下基础，除了挑选节能设备之外还可以通过平均分担导线的负荷压力、治理电压的不平衡以及减少电气系统在运行过程中电路的损耗等方式来达到节能的效果。

2 电气自动化节能控制设计的策略

2.1 供配电节能

（1）变压器节能

变压器在供配电系统中是非常关键的电气设备，变压器在运行中，容易引起电能浪费的原因有铁损、铜损、负载损耗以及空载损耗等几大因素。变压器节能需要从几方面实现，优化运行管理方式，降低负载及空载等产生的损耗。空载损耗通常被称为铁损，铁损主要由于变压器涡流产生的损耗以及铁芯漏磁产生的损耗等引起的，而空载产生的损耗与变压器本身的设计优化有很大关系，而这种损耗是受变压器本身的绕组电阻以及相关电流的电流值影响的，与传输的线路以及线路负载基本无关，尽量变压器。可见，在选择变压器时，尽量选择空载损耗小，选用组织小的绕组，运行品质高的变压器。

（2）降低线电阻损耗

在电气电路的传输过程中，电流在通过线路的电流值保持基本恒定时，传输电流的线路越长，线路产生的电阻值越大。在电气自动化的实施设计中，从空间和功能上考虑输电线路长度达万米或几十万米，复杂交错，所以，在传输过程中产生的电阻损耗也非常高，可见，设计施工人员在进行设计施工时要对线路损耗足够重视，对线路的设计施工方案达到最优。

（3）提高供电系统功率因素

实现节能的重要因系是提高供电系统的运行功率，比如，降低供电线路的无功损耗，即以满足电气设备运行功率为基础，最大程度的降低设备运行产生的无功损耗。因此，在供电系统设计时，首先考虑运行效率高的电气设备，以及充分考虑供电系统的扩充静电容的无功补偿技术。

（4）平衡三相电负荷

在电气自动化设计时，要重视三相电的平衡因素。三相电的不平衡不仅能够增加输电线路上一级变压器的铜损耗，同时也会增加变压器上的铁损，与此同时，还会导致供电质量的不稳定、相关电气设备质量受损、测量仪器失灵等后果。因此，在电气自动化设计的过程中要考虑三相电负荷的平衡，从而确保三相电间的电流值达到平衡，最大程度的避免因设计施工而产生的铜损和铁损，从而节约电量并保证供电质量。

2.2 选择合适的电力电缆

在输配电系统设计与应用中，电力电缆的应用成本在整个电气工程的投资成本中的比重很大，因此，在电力线路的运行维护上也产生的大量的费用。在选择和设计电力电缆时要选择最优方案，比如，可以选择优良的电流密度曲线达到经济适用，同时选择合适的电力电缆的截面满足所应用的电流强度，通常选用铜材和铝材来作为电力电缆材材料为主。单从投资成本来看，铝电缆的成本要比铜电缆要低，一些普通的电气工程多选择铝电缆，但从使用效率以及安全节能的长期效果来看，铜电缆所效果更优。

2.3 提高功率因数

功率因数是电气设备正常运行的重要物理量，电气设备的运行是否节能取决于功率因数的高低。如果电气设备的功率因数处在较高水平，就会增加电气设备的无功功率，相应的也会提高电力系统的电能转换率。提升功率因数的方法：提高用户工作运行的负载率，减少运行损耗，实现节约电能的目的，比如电动机在生产功率得到满足的前提下，可以选择在生产工作时能够产生电流较大的电动机（极数少但起动转矩大），这样可以实现电动机用最短的时间起动，却能满足正常运行的标准达到较高的运行功率因数，同时在负载最小的情况下实现变频自动控制。当用户运行的的负载率保持稳定在约0.7时，变压器的一次侧功率因数也会保持最高。在低压电力系统中安装设置能够自动补偿的电容柜，实现无功功率的自动补偿。通常，将变压器的无功功率基本控制20～30%，在此范围内可使电力系统达到持续稳定，而且运行节能效果为最佳。

2.4 使用有源滤波器

要想有效地避免电网联结电气设备出现误动作，首先就必须将谐波消除，使用有源滤波器是消除谐波的最好方法，产生误动作的主要原因就是电气设备数量的不断增加，由于产生的谐波不断增多，就会使得基波电压与谐波电流在电网的阻抗上所产生的电压相重叠，引起电压的畸变，造成电气设备中出现一些误动作。有源滤波器反应较快，具有很强的动态性能，能够加大功率的范围，使得无功补偿获得更好的效果，在一般情况下，利用有源滤波器可以对所产生的谐波进行过滤，能够在电气设备进行操作之前就组织其活动，最终达到节能的目的。

2.5 合理选择光源

为了达到照明工程的节能设计，其光源的选择推荐选用高效能的光源，这种高效能的光源的发光效率是普通照明灯的好几倍，可以大量的节约电力电能。对于工厂、住宅用的卫生间及其上下楼梯间应尽量选择节能显著的吸顶灯为宜，虽然这类灯具的功率相对较低，但是也可以满足人们和用户生活的需要，所以选择此类灯具会节约很多的电能。对于图书馆、阅览室和超市的货架处可以选择紧凑型荧光灯，因为它的光通量较高，光线比较集中，适合这类场所和人们生活的实际需要，且减少了照明工程的投入成本和安装。

综上所述，节约能源已经在世界各地开始实行，我国对节能的战略也已经进行了全面地推广，在进行节能技术的研究方面，国家投入了非常大的人力与物资，在这样的光明前景下，电气系统的自动化也实行了节能的设计，并且在实际的应用中有比较好的节能效果。

[1]卢明阳，李国栋.浅谈电气自动化控制系统的设计[J].科技促进发展（应用版），2011（02）.