电气自动化的节能设计技术

刘扬 董金凤

摘 要：随着社会的不断发展和信息技术的不断进步，电力系统不仅逐步走向自动化，而且在自动化的基础上逐渐采用节能设计技术。在未来，节能主题将更加广泛地传播。论述了节能设计技术的电气自动化的角度来看，并提出节能技术如变压器、无功补偿和有源滤波器应该应用以促进节能技术在电力自动化系统的最佳效果供参考。

关键词：电气自动化；节能设计技术；变压器；无功补偿；有源滤波器

对于电气自动化领域的节能技术，目前还处于发展阶段。在电力自动化系统中，为了达到节能的目的，首先必须在系统电源中安全可靠地设计设备。提高电气自动化系统的运行效率，减少电力直接或间接损失是必要的。[1]只有这样，整个系统才能在设计和安装后达到节能效果，从而带来良好的社会效益和经济效益。

一、电气自动化及节能设计概述

电气自动化是电气信息领域的一门新兴学科，它和人们的日常生活及工业生产有着密切联系。它在提高工作效率、运行成本、劳动生产率以及改善劳动条件等方面起着重要的作用。近年来，随着“绿色工业革命”的兴起，节能成为当前经济建设的重要目标。可以说，先进的自动化技术正是推动各行业节能减排的有效武器。未来全球经济发展的趋势是谁率先掌握节能的高新技术产业的主导权，谁将主导未来的全球经济。对于电气自动化系统来说，由于城市电网的不断扩大，电力也不断增容，因此会使用很多的变频器、整流器等，而这样会造成大量的谐波产生，从而危害到电网。由此，为了消除谐波，从节能的方向考虑，电气自动化应主要从变压器、无功补偿、有源滤波器等技术上下功夫，可以利用减少电路的传输损耗、优选变压器、补偿无功、使用有源滤波器等方法来使电气系统在运行的过程中达到节能的目的。也只有这样，才能使电气自动化系统使用时达到节能的效果。

二、电气自动化节能设计应遵循的原则

1、将确保居民的日常用电正常作为前提基础

在电气自动化节能设计的过程中，首先应该确保的是居民的日常用電正常，以及工业中的生产正常，使得电气自动化的节能不是在影响人们的正常生活、生产的前提下进行的，例如，要确保人们的用电舒适；确保日常照明、电器的运行；确保工业生产、加个和销售能够正常进行。

2、坚持安全性原则

在电气自动化节能设计的过程中，不要仅仅将节能作为关注的集中点，同时更应该将安全性作为重中之重，只有在确保安全的基础上，才能确保电气相关设备设施能够安全顺利的运行，从而顺利的完成所要实现的目标。

3、确保节能技术和设备的先进性

当前科学技术发展的速度非常的惊人，新的节能技术和设施也不断的获得提升和创新，所以在对电气自动化节能设计的过程中，一定要对新的技术运用十分的关注，时刻关注最新技术的发展，从而运用最先进的技术和设备保障设计的先进性，从而有效提升节能的效果。

4、需要促进经济效益的提升

电气自动化节能设计安排应该结合现实生活中的实际状况来进行，尽可能的不要单纯的想减少电气耗能而在设计电气自动化节能时加大成本，从而使其可以在一个比较合理的资金范围内对设备进行改进，切实使节能经济效益得以提升。

三、电气自动化的节能设计技术

1、减少电能的传输损耗

电能在传输的过程中，一般情况下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，因此，为了有效减少电能在线路上的传输损耗，就只有减小导线的电阻。实际上，导线的电阻是与导线的截面积成反比，而与电导、导线长度成正比的。[2]具体来说，要有效减少导线的电阻，就应该从以下几个方面入手：一是选用电导率较小的材质做导线，这样可以减少电能在来回的电路上的损失；二是减小导线的长度。这可以在进行布线时，让导线尽量走直路，避免过多的走弯路，从而减少导线的长度；三是变压器应该尽量接近负荷中心，从而减小供电距离。四是增大导线的横截面积。在各方面条件允许的情况下，尽量选择横截面积较大的导线，从而通过减小电阻减少损耗，达到节能的目的。

2、变压器的选择

具体而言，在设计选择变压器时，应该满足以下几点要求：一是变压器应选用节能型的，以大大减少变压器的有功功率损耗；二是为了使流过的三相电的电流保持平衡，应减少变压器本体损耗，最好采用一些诸如单相自动补偿设备、三相四线制供电、将单相用电设备均匀分接在三相电源上等有效的减少负荷不平衡的方法。

3、无功补偿

在电气自动化系统中，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，从而大幅度影响到电能质量和电网的经济运行。因此，为了实现无功就地平衡，减少损耗，可以选用恰当的无功补偿设备，这样也能够有效提高社会和经济的双重效益。具体而言，对无功补偿设备有以下几点要求：一是在使用电容器补偿时，电容器容量的确定应该根据具体参数，如目标功率因数、配电电压的容量、负荷等等，通过对这些参数的计算来确定；二是为了达到良好的补偿效果，应该采用集调节平滑、跟踪准确、适应面广等优点为一体的模糊投切方式，因为以前的补偿电容组中电容器的分担方式、投切开关的方式、按编码配置的方式、按比例分配的方式等，都不能达到现在我们想要的补偿效果；三是最好选择无功功率作为投切参数物理量，以有效防止投切振荡、无功倒送等情况的发生。此外，无功补偿装置最好就地安装，实行就地补偿，这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能的目的。

4、使用有源滤波器

为了有效避免与电网联结电气设备的误动作，就必须消除谐波，而消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。误动作主要是由于电气设备数量的增加，产生的谐波越来越多，又由于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，从而造成电气设备产生误动作。概括起来，有源滤波器主要以下特性：具有优异的动态性能；反应快；能使功率范围更宽大等，能使无功补偿达到更好的效果。[3]一般情况下，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能够将其阻止，使电气设备的运行更加有效率，从而达到节能的目的。总之，除了在电气自动化系统中采用变压器、无功补偿、有源滤波器等节能技术外，还可以采用高效光源等其他的形式来进行节能，因为高效光源具有光色好、发光率高、显色性能优异等优点，能从根本上节约能源。由此，要不断地对电气自动化的节能设计技术进行研究，这不仅可为电气节能提供有力的技术保障，而且还将大大地促进电气节能高新技术的发展。

四、结论：

综上所述，必须从节约能源入手，使电力自动化少用能源，减少对环境的污染，为用户提供健康舒适的工作和生活空间，实现我国节能电力的跨越式发展。[4]可以预见，随着社会的进步和电力技术的发展，电力自动化的节能技术在未来将会越来越广泛的应用，未来研究的节能技术也将朝着更好的方向发展。

参考文献：

[1]刘三清.曹广军，应建华，徐彦忠.汽车发电机智能化的电压调节器设计研究[J].华中理工大学学报，2014，24（10）：73-76.

[2]蒋超.黄卫星，孟艳龄.WZT-2型自动电压调节器常见故障分析[J].科技信息（学术版），2015（14）：85-86.

[3]徐吟华.浅谈电气自动化的节能设计技术[J].广东科技，2015（12）.

[4]邢晓明.李永健，郑顺祥.论水库电气工程设计中的节能[J].科技致富向导，2014（3）.