节能技术在低压电气自动化中的应用

蒋杨 宋晓西 赵国强 李宏坤

摘  要：随着科学技术的飞速发展，电气自动化技术普遍应用于电气工程中。电器设计作为电气工程的核心环节，对其进行优化设计，能够直接提高电气自动化技术的应用质量，同时为企业带来更大的利润效益。基于此，该文以电气自动化为切入点，针对其相关的节能设计进行分析，旨在完善电气自动化系统对相关从业人员提供参考。

关键词：节能设计;电气自动化;变压器

中图分类号： TU111          文献标志码：A

0 前言

在各行业领域高速发展的背景下，对电力资源的需求程度在不断提升，电力企业既要解决电能资源浪费的问题，还要控制电路的超负荷情况。因此，对电气自动化进行优化设计已经成为重要的工作，在开展电气工程节能设计时，需要将合理及节能作为主要原则，这样才能达到设计的目的。

1 电气自动化技术

在国家可持续发展的战略方针中，节能减排始终是重要组成部分，电力资源作为推动国家经济建设的主要能源之一，必须针对运行模式与流程进行优化革新，并且不断使用先进技术，这样才能达到高效、节能的应用效果[1]。此外，在工业领域多数生产中，智能电气化技术都发挥了自身的优势与作用，不仅能够按照需求进行供配电，还能够针对电力故障进行处理，对整体工作环境进行优化，在此过程中电气自动化技术也逐渐体现出重要性。

在今后的发展中，高新技术必然占据主导地位，尤其是在自动化领域中，如何使自动化技术更加智能化，这也是今后的研究方向。因此，将电气自动化技术与节能设计技术进行结合，一方面可以保证工业的正常运转，同时可以减少大量能源损耗。

2 电气自动化中节能设计技术的重要作用

我国工业领域中的多数应用设备都已经达到了电气自动化水平，同时该技术也与人们的关系越来越密切，在生活中随处可见电气自动化技术的产品与仪器，这也直接体现出电气自动化技术在促进社会发展中的重要性[2]。此外，电气自动化技术还要向更高端的方向发展，利用自身技术的突破与革新，为人们的工作与生活提供更多的便捷服务。

从电气自动化技术技能设计的应用效果来看，不仅可以尽量避免供电紧张问题，还可以解决输电受阻的相关问题，尤其是在促进工业生产时，电气自动化节能技术可以保证各类电气设备仪器的稳定运行，这种节能的运行模式也可以降低设备运行强度，降低各类设备故障的发生概率[3]。

3 节能技术在电气自动化中的实际应用

3.1 革新变压器节能设计技术

变压器是电气自动化中的重要设备，需要根据实际供电需求对电流与电压进行转换，在此过程中需要损耗大量能源，而且在空载运行状态下，为了保证变压器的运行状态，也要消耗一定的电力能源。因此，在针对电气自动化进行节能设计时，首先要解决变压器的耗电问题，这样才能落实各项节能措施，具体从以下4个方面展开。1）针对变压器的应用材料进行节能设计，以此来避免变压器型材产生的大量能耗。例如，在电压器的设计及制造环节，硅铜片与相关绝缘材料的搭配不合理，便会导致变压器在使用中产生不必要的损耗[4]。因此，在满足供电需求的前提下，针对变压器的材料与运行介质进行科学选择，这样可以达到降低运行成本与实现变压器节能的双目标。2）铜材作为变压器的主要部分，其自身应用质量与直接影响到变压器的供电效率，针对变压器相关的电线与电柜材质进行替换，调整为性能良好的铜材，并且采用换位导线措施，这样在变压器运行与空载时都可以起到良好的节能效果。3）当前市场中的多数变压器都在应用节能技术，从而保证电气自动化的稳定运行，例如S10以及S11等型号的变压器，都是具备传统变压器的运行特点，并且在节能方面也有良好的应用效果。而从变压器运行角度出发，针对节能变压器之间的线路材质提出要求，这样可以有效避免线路与变压器长期运行后的故障概率，为后续的检修与维护工作提供便利。4）在针对变压器应用节能设计技术时，还可以从摆放位置入手，尽量将变压器摆放到电力消耗的中心点位，这样可以减少电力能源的传输距离，同时可以避免空载状态下的电能损耗。例如在写字楼与工厂中，将变压器与辅助设备的位置调整到中间区域，不仅可以减少布线长度，还能够从资源节能控制方面起到良好的应用效果，从而保证电气自动化技术的应用质量与效率。

3.2 积极应用变频调速优势

将变频调速应用到自动化技术中，也可以起到良好的节能效果，例如在高压风机电动机系统节能设计中，针对其节能率进行调控，结果见表1。可以缓解电气工程的超负荷运行情况，通常情况下都会将节能率控制到55.30%左右。此外，根据具体的节能效果，还要针对风流量与风速的比例关系进行计算，例如当电网总系统的输出功率为447.2 kW时，节能率可以达到55.30%，假设电网系统在这种节能模式中运行300 d，则可以计算出变频调速技术在此过程中可以节能39 800 kW/h。然而如果系统整体采取耦合运行方式的话，节能率可能保持在33.14%左右，也就是638.7 kW，节能率为36.13%如果按照全年风机的工作时长为300 d，那么使用液力耦合器的情况下一共节能26 000 kW·h。?

3.3 合理控制电能传输损耗

电力能源在传输过程中，会受到线路导线的电阻影响，从而造成一定的电能损耗，并且使有功功率值降低[5]。但是，要想针对线路中的电流进行调整的难度较高，想要将节能设计技术应用到能源传输工作中，可以对导线电阻值进行调整，例如通过降低电阻值来避免电能损耗，导线的电阻数值与导线横截面为反比例关系，而且导线的导线数值及导电效果与导线长度为正比例关系。因此，想要科学地调整线路导线的电阻值，可以从4个方面入手。1）选择电导率较低的材质作为导线材料，这样可以从材质方面达到节能效果。2）尽量缩短导线传输距离，在节能设计中采取直线连接策略，这样可以从传输方面達到节能效果。3）对变压器的安装位置进行调整，以此来减少变压器导线的距离。4）由于横截面与电阻值成反比，可以选择横截面较大的导线，这样可以达到有效的节能效果。

3.4 科学应用无功补偿

在电气自动化技术中，科学地应用无功补偿也能够起到一定的节能效果，多数电力设备例如电动机、变压器等在运行过程中都处于感性负载的范畴中，其作业原理就是围绕电磁感应所展开的，并且在电力能源的传输过程中，当周期内的功率数值处于正常范围时，便会产生相应的无功功率，这时采用节能设计技术对无功损耗进行补偿，可以保证线路中电力能源的充裕性[6]。具体可以从4个方面展开工作。1）针对工业设备的运行参数与电气自动化需求进行分析，针对其无功功率数值进行设定，这样可以从电容数值与负荷量等方面进行满足。2）严格按照电网运行体系来进行电气自动化的节能设计，委派专门检修人员对线路设备的无功运行情况进行检查，并且结合线路情况进行调整，当线路整体负荷量较大时，可以采用动态补偿方式;当线路整体负荷量较小时，可以采用静态补偿方式。3）为了体现出补偿作业的技能功效，还可以采用跟踪面广泛的模糊投切方式，以此来分担超负荷线路的供电压力。4）最后还要从线路与设备的安装环节入手，避免设备震动造成的无功补偿影响，对电气自动化的节能设计提供保证。

3.5 适当添加有源滤波器

在电气自动化供电体系中，当电力设备发生故障问题时会形成一系列的误动作，这时线路不稳定运行产生的谐波造成的影响。如果未能及时处理，电力谐波将会产生以下危害。1）在发电输电各环节中加剧线路与设备的老化程度，而且还会导致设备运行中产生大量噪声。2）电气工程中的继电保护装置运行质量也会受到影响，无法为电气自动化技术提供保障。3）对计量仪器的运行情况造成影响。4）阻碍通信设备的正常运行。5）对电机设备造成影响以及出现谐波过电压等现象。因此，为了保证节能设计技术的应用效果，可以搭配相应的有源滤波器，在多数电力系统中，电力设备数量增加時，出现谐波的频率也会随之增加，而有源滤波器不仅可以防止谐波与设备电压的融合，还能够从本质上控制滤波的扩散程度，这样可以保证电气自动化的运行质量与节能设计效果，同时对无功功率的补偿效果起到促进作用。

4 结论

采用现代化技术对传统电气工程进行优化，不仅可以减少电力能源在传输与应用中的损耗，而且能够起到节能的作用。因此，该文针对电气自动化中节能设计技术的应用进行研究，首先说明了电气自动化技术，其次明确了应用节能设计技术的重要性，最后针对电气自动化提出相应的节能设计措施，具体为革新变压器节能设计技术、合理控制电能传输损耗、科学应用无功补偿、适当添加有源滤波器，这样才能将节能设计落到实处，保证电能输送全线的节能应用效果。

参考文献

[1]赵家敏.电气自动化中节能设计技术的应用[J].现代制造技术与装备，2016，231（2）：157-158.

[2]刘惠江，李小泉.探析电气自动化节能设计技术的应用[J].商品与质量，2016（7）：388.

[3]姜广政.电气自动化中的节能技术使用探析[J].职业，2018，480（18）：118-119.

[4]杨先明.电气自动化设备中PLC变频节能技术的应用浅述[J].数字化用户，2019，25（4）：76.

[5]张晓艳.电气自动化中的节能技术使用探析[J].世界有色金属，2018（12）：144-145.

[6]黄平.节能技术在工业电气自动化中的应用研究[J].南方农机，2019，50（7）：142.