电气自动化的节能设计技术的研究

李 伟

（定州伊利乳业有限责任公司，河北 定州 073000）

现如今能源问题已经成为全球人们关注的重点。能源问题对于一个国家的可持续发展有重要意义。我国电气自动化行业在发展的过程中，涉及的节能环保问题也越来越严峻，将节能设计技术有效融入到电气自动化行业中，对于推动我国社会经济的可持续发展有重要意义。

1 电气自动化节能设计应遵循的原则

1.1 秉持国家环保要求

电气自动化节能设计技术要严格遵守国家环保要求。提高能源利用的方便性和实用性是国家能源具体要求。除此之外，还需要选择节能环保型的电气材料。电气自动化设备的使用是有具体年限要求的，因此一旦设备接近最大使用年限，则需要定期更换，淘汰老旧的电气设备，以免设备老旧导致能源过度消耗。因此电气自动化设计人员在一开始就需要对上述问题全面考虑，结合企业实际生产要求，选择最佳节能环保材料，确保所使用的材料可循环使用，降低企业生产上的投入。

1.2 秉持绿色环保安全用电要求

电气自动化在设计节能减排技术时，需要秉持绿色环保安全用电的设计要求，提高绿色资源的应用效率。举例来说，国家可以积极发展太阳能技术，太阳能作为一种清洁可再生能源，对于电气自动化节能设计技术的发展来说具有重要意义。此种能源可在确保安全用电的基础上，实现节能减排目标。

1.3 秉持提升经济效益原则

电气自动化设计人员在节能减排原则的基础上，还要确保企业获取更多的经济效益。目前节能减排技术人员在设计上还存在一定的误区，认为电气消耗程度越低，对于企业起来在节能减排上的投入成本就越高，此种片面的认识不符合节能发展理念。因此在节能技术的设计问题上，需要设计人员提前做好相应的规划，将设备的改造经费控制在合理范围，在确保设备安全运行的前提下，实现节能减排目标[1]。

2 节能设计技术在电气自动化中应用研究情况

2.1 选择最佳的无功补偿设备

无功补偿设备不仅可以将变压器的输电消耗减小，还可以将设备的运转效率提升。无功补偿设备对于电气自动化来说是非常重要的，可在保障供电质量的情况下，实现节能减排目标。因此在使用无功补偿设备时，需要设定好正确的参数，如电压量等，确保所选的无功补偿设备与电网实际运行情况和补偿线路情况相符。对于无功补偿线路来说需要工作人员做好统计工作。此外，无功补偿设备的选择可以采用投切的方式来选择，结合相应的安装标准确定最佳的无功补偿设备[2]。

2.2 降低电网损伤和能源消耗

电网运行中非常重要的问题就是尽可能降低运行中的损耗，减少对能源的消耗。电力系统中在传输电力时，可借助降低电阻值的方式促使电能消耗降低。电力系统中电阻率降低，整个系统的功率消耗也会降低。电阻值与导向材料有直接的关系，因此，在选择导向材料时需要选择电阻值较低的导向材料。对于长度较大的导线来说，可以将导线的宽度适当增加，起到降低电阻值，进而降低能源消耗的目的。

2.3 变压器电压提升，降低能耗

电气自动化节能设计效果与变压器有直接的关系。电气自动化系统中变压器的主要功能是促使装置中的电压和电流进行交换。电磁感应是变压器主要工作原理，在输送能源的过程中，电压值与电压损耗呈反比关系，因此设计人员可以在适当增加电压值的基础上，实现降低能耗的目标。电气自动化中的使用的变压器需要秉持节能环保的原则，以单相自动补偿变压器和三相四线制变压器为主，对以上两种变压器进行技术改造实现节能减排目标[3]。

2.4 努力提升功率因数

功率因数与变压器和线路损耗有重要的关系。在提高功率因数的基础上可以降低线路和变压器损耗。提高功率因数可以从以下几方面考虑，一是使用静电电容器，该设备可以发挥补偿作用。在就地补偿和集中补偿相结合的基础上进行无功补偿。高压电容器是高压用电设备和变压器主要的补偿设备，要求其功率因数超过0.9。对于无功率超过100KVar且供电点远的用电设备需要采取就地补偿防治。剩余变电所低压则采取集中不补偿方式。在设计中要求集中补偿功率因数和就地补偿功率因数分别大于0.95和0.85。二是缩减用电设备无功损耗，将功率因数提升。耗用无用功率的主要设备为异步电动机和变压器。电气自动化生产中需要工作人员避免变压器空载或轻载问题，降低变压器的无功损害。对于异步电动机或者同步电动机也需要避免其空载问题，尽可能提高其负载率，将功率因数提升[4]。

2.5 抑制谐波的产生

非线性阻抗特性谐波源负荷在民用建筑电气设备中较为常见。据相关资料研究显示谐波损耗占整个系统损耗的三分之一，可见抑制谐波产生是节能降耗的有效措施。其中电气自动化系统中抑制谐波的产生可以从以下几方面分析，一是将滤波器安装上，且要注意滤波器的安装条件。滤波器适合安装在自然功率因数较低且需要做电容补偿的配电系统中。滤波器可以将电流畸变情况降低，能有效避免设备和馈线过载问题，确保设备运行的灵敏度。此外，科学使用有源滤波器可以避免电网连接的电气设备出现故障。电气自动化节能设计技术在使用的过程中，会由于某些失误动作导致电气设备的数量增加，促使大量谐波的出现。这些谐波受电网阻抗作用的影响会出现电压重复等问题，进而促使电压出现畸变。该问题未及时解决的情况下，会促使电气设备出现一系列的故障。而科学使用有源滤波器正可以解决上述问题，显著提升电气设备的运行效率。比如配电系统中有相对集中的大容量非线性负载时，可以选择无源滤波器。配电系统中有相对集中的大容量非线性负载且负载变化较为明显时可以选择有源滤波器。而有源滤波器和无源滤波器混合使用的情况为配电系统中有相对集中稳定运行的大容量非线性负载，且此种非线性负载的变化情况较为显著。上述情况下可以采用有源和无源混合型滤波器。其中有源低通滤波器的电路图见图1。除了采用滤波器来抑制谐波外，工作人员也可以采取有效的技术来抑制配电系统中谐波问题。比如可以将D·yn11型联接用于普通民用建筑配电变压器组中，对于谐波产生较为严重的场所可以采用D·yz5型联接；TN-S制可以被用在公共建筑配电系统接地保护中，起到降低谐波干扰接地线路的作用；在配电系统上游尽可能放置非线性负载，以免谐波对下游造成的干扰作用；对于谐波较为严重且大功率设备可以采用不同母线供电模式，并将线路电抗器安装在供电线路上，起到增大供电线路阻抗，抑制谐波的目的[5-6]。

图1 有源低通滤波器的电路图

2.6 促使电气自动化节能技术和光伏设备有效结合

光伏产业从目前的发展形势来说，未来的发展空间是非常大的，所呈现出来的竞争优势也较为明显。积极将电气自动化节能设计技术与光伏设备结合在一起是未来的发展趋势，两者之间有效结合可以将节能环保工作效率显著提升。近几年来我国环保指标呈现出不断上升的趋势，光伏产业也形成了自己特有的环保系统。因此光伏产业与电气自动化节能技术可以以节能减排为主线，推动两者之间的合作。只有这样才能促使我国电力行业又好又快地发展。

3 结束语

综上所述，人们生活质量在不断提升的过程中，对于电能的需求也不断增多。电气自动化行业积极融入节能减排技术，可在满足人们用电高需求的前提下，降低能源消耗。因此今后的研究人员需要加强对节能减排设计技术的深入性研究，加快我国电气自动化行业的可持续发展。