环保领域电气工程及其自动化应用

丁功安

（山东红枫环境能源有限公司，山东 济南 250101）

目前，我国电气工程的发展有着较为完整的体系，伴随着科学技术的不断进步，电气工程也逐渐实现了自动化，但是从环保的领域来看，电气工程的节能技术还有着更为广阔的发展空间。

1 节能环保技术

1.1 变压器的选择

当出现空载或者负载损耗的情况时，往往会对电气工程中的变压器造成很大程度上的电能浪费，因此，科学合理地选择变压器有助于电气工程实现节能环保的目标。具体来说，可以通过以下几个方面实现对变压器的选择：第一，尽可能地降低变压器自身对电能的消耗量，也就是利用单相补偿保持三相电流的基本平衡，这种方式可以在很大程度上降低变压器中因负载电流不平衡而产生的电流浪费，实现节约电能的目的。第二，市面上有很多有着节能环保设计的变压器，虽然相较于普通变压器的成本略高，但是在实际应用中所体现出的节能环保的价值非常大，所以可以有目的性地选择变压器。例如，西门子变压器就是利用了节能环保技术所生产的一种变压器设备，通常来说，电能从发电站输送到用户的过程中，需要通过4到5级变压器才能完成整个过程的电能输送，西门子变压器就选取了单向补偿设备，极大程度上保持了三相电流的平衡，消除了负载不平衡时所产生的电能浪费等情况，也就是我们上述的变压器节能原理，如图1所示，由于西门子变压器具有良好的节能效果，因此也被广泛应用于很多的电气工程领域中。

1.2 降低电能消耗

图1 西门子变压器节能原理电路图

众所周知，在电力工程中，电能的传递会损失非常大的电能，因此在电力工程传输过程中，如何降低电能消耗是实现电力工程自动化环保目标的重要前提。针对这种情况，笔者提出几点建议：第一，通过分析线路周围环境的基本情况，设计出最短的方案，尽可能地减少传输导线的长度，避免出现不必要的电能损失。第二，制作传输导线时要尽可能地选择电阻率小的材料，这样也可以减少电力工程传输时的电能损耗。第三，对于同一种材料和同一长度的导线而言，还可以通过增加其横截面积来降低电阻率，从而实现减少电能损失的目的。第四，在最大程度上缩短变压器和负载之间的直线距离，这样可以减少电能损耗，实现节能环保的基本战略目标。

1.3 设置滤波器

在电力工程的实际应用中，无法避免地可能会出现一些误动作，此时就需要通过在电力系统中设置滤波器来降低因失误而产生的电能损耗，随着电力设备数量的不断增加，设备之间会产生一些谐波，这些谐波与电气设备的基波会发生阻抗，使电力系统中的电压出现误动作，从而增加了电能损耗，具体原理如图2所示。因此在电力系统中，设置滤波器对于节能环保而言非常重要。例如，施耐德滤波器就是在电气工程中应用较为广泛的一种节能环保的电气设备，其工作原理主要是通过滤波器外部的Cte部分进行电流信号的收集，再将所收集到的信号传送至谐波分离模块处，该模块可以将谐波进行分离，再将其送至调节模块和监测模块中，这些模块通过对谐波成分与补偿电流进行对比，将差值作为驱动电路，从而触发逆变器，最后再将补偿电流注入电网，从而进一步实现滤除谐波的目的，在这个过程中，施耐德滤波器消除了电流中绝大部分的谐波，有效提高了电能利用率，是环保领域中电气工程的重要电气设备之一。

图2 滤波器原理简化图

1.4 无功功率补偿

在整个电力系统的正常运行中会涉及到很多个环节，其中包括变压器、配电网、电力负荷等。这些环节中的电能都是以电流流动的方式进行传递，为了能够满足用户用电的同时，还能够有效降低电能传递过程中的损耗，技术人员可以科学合理地运用无功功率的方式来降低能耗，如图3所示。在实际应用中，可以通过无功功率的补偿平衡功率的基本因数，从而使得整个系统中的电压保持在一个相对稳定的状态，这样不仅可以有效提高电力系统所传递电能的质量，同时还能够实现绿色环保的基本理念，提高我国的社会效益和经济效益。

图3 无功功率补偿系统图

在这里我们也要重点强调一下无功功率补偿在电力系统的使用中所需要遵循的一些基本原则：第一，新添加的投切开关应与原有的循环投切开关按照设计标准的比例进行合理分配，否则不能达到理想的补偿效果。第二，通过科学地分析电压和自然功率等数据信息，得到电容容量的大小。第三，如果在无功功率的补偿过程中出现大量的谐波时，一定要按照所有串联的电抗器进行有效地消除，避免出现电气设备故障，减少电能损耗。第四，通过对无功功率的科学计算来确定投切开关的基本参数，这样可以在很大程度上避免出现补偿效果过度或者投切开关出现震荡的情况发生。只有在电力系统运行中，遵循以上这些选择并进行科学合理的无功功率的补偿，才能有效提高电气设备的传输效率、减少能耗。

1.5 提高工程效率

选择合适的电气设备是提高电力工程效率的关键。选择电气自动化设备需要遵循以下几项基本原则：第一，选择本身具有节能环保设计的电气设备，这是为电力系统的节能环保目标奠定良好的基础。第二，科学合理地运用无功补偿和平衡电路负荷等细节去不断地提高电力系统的节能环保性能。第三，降低电能传递过程中的能源损耗。第四，选择合适的设计系数去调整整个电路中的负荷，从而在一定程度上提高电气设备的使用效率，进一步降低能源消耗。

2 实际应用

电气工程和自动化技术在实际生产中主要有以下几个方面的应用实例：第一，工业生产。电气工程自动化技术在工业生产中主要通过对继电器以及感应器等机械相关的电子元件进行有效控制，从而进一步实现对整个工业生产流程的控制。第二，建筑行业。电气工程自动化技术在建筑行业中也有着非常广泛地应用，在很大程度上提高了建筑工程施工的效率和质量。第三，电力系统。电气工程自动化技术在电力系统中的应用非常普遍，在电力系统正常运行的过程中，电气工程自动化技术可以将该电力系统中的运行数据进行实时监控，从而进一步加强对电力系统运行的掌控，与此同时还能够有效保证电力系统工作人员的人身安全，最大程度上降低电力系统管理过程中发生安全事故的概率，从这个角度上来看，电力部门引进电气工程自动化技术已经成为了必然趋势。

3 结语

总之，虽然现阶段电力工程自动化在我国有着非常广泛的应用，但是很多电力工程在实际的应用过程中，还存在着一些不足之处，相信在相关技术研究人员的不断改进和完善下，这些不足之处一定会得到解决，电力工程也一定会有更广阔的发展空间。与此同时，为了能够更好地实现我国一直以来所倡导的“节能环保”的基本理念，电力工程还应该不断提高电能的传递效率，在实现电气设备自动化的同时，也要尽可能去降低能源消耗，早日实现电气工程的可持续发展，为我国的工业发现提供一个健康、环保的发展环境。