节能电气自动化节能设计技术结论

摘要：当今世界，绿色、节能理念逐步深入人心，现代经济发展也以节能为重要目标。随着电气自动化技术的深化发展，它在给人们经济生活带来便利的同时，也造成了巨大的能源浪费。因此，在电气自动化设计中引入节能设计理念，以先进的自动化节能技术，推动各行各业的节能减排的效率。本文在简述了电气自动化节能设计技术的基础上，重点从电气系统与电气工程两方面分析了电气自动化的节能设计技术。
关键词：电气；自动化；节能设计；技术

一、电气自动化节能设计技术简述

近年来，电气自动化（Electrical Automation）在电气信息领域异军突起，对人们的日常生活产生了重大影响。电气自动化因其具有降低运行成本，改善工作条件，提高工作效率等多方的优势，被广泛地应用于工农业以及国防领域等生活中各个行业，是我国经济建设与发展中的重要角色。随着“绿色、环保、节能”的理念被引入到工业领域以来，节能减排被推上我国经济建设的日程，而电气自动化节能设计技术作为一种先进有效的技术，在我国节能减排事业中发挥着重要的作用。就全球经济的发展趋势而言，只有掌握了高新节能的技术主导权，才能在竞争日趋激烈的全球经济市场中获得胜利。就电气自动化系统而言，城市电网的规模急剧扩大，人们的用电需求激增，电力增容的速度加快。在将来的电力市场中，各种先进的变频器与整流器之类的电力控制设备会不断涌现，同时会产生大量的谐波，不但会给供电与用电设备带来巨大的危害，同时还会改变电网频率，加重电网负担，使电网的可用容量急剧降低，从而使电网的品质大幅下降。为有效地消除谐波，避免谐波危害，在电气自动化设计中，就要从节能的视角出发，在电气自动化设计中要加强变压器、无功补偿以及有源滤波器等运用层面的考虑，使电力损耗有效降低，从而达到电气自动化节能设计的目的。使电气自动化系统在其运行中发挥出最大的节能效果。

二、电气自动化节能设计技术分析

(一)电气工程中的节能设计技术分析

优化电气设备的设计与安装是实现电气工程节能目标的有效措施。为了实现电气工程的节能目标，优化配电设计必不可少。电力系统主要功能就是为整个系统的用电设备提供一个动力，因此电力系统的适用性是整个配电设计过程中需要优先考虑的因素。这就要求用电设备可靠性高且满足负荷容量的要求。同时，在对电力系统进行配电设计时，还要着重考虑电气系统的安全性。这就要求导线的具备良好的绝缘性能、动态稳定的裕度以及良好的热稳定能力与负荷能力，且在布线过程中，要控制好各导线之间的绝缘距离，保障配电与用电设备在电气系统运行中的安全。此外，电气系统的防雷与接地也是配电设计时必须要考虑的因素。

(二)电气系统中的节能设计技术分析

1.优选变压器。在电气自动化节能设计过程中，选择最适合的变压器，不仅能够有效的进行升压降压，满足不同用电群体的需求，而且还能够使输电过程中的损失得以有效地降低，达到节能的目的。因此在进行设计时，要保证选取的变压器能够满足以下两个条件：（1）优先选取节能环保型的变压器，从而使其有功功率的消耗最大限度的降低。（2）选取变压器时要以“降低变压器自身消耗”为原则，采取有力的措施，例如，利用单相自动补偿设备或采用合理的供电方式（如三相四线制等），使负荷的不平衡现象有效的减少，从而确保三相电电流能够保持平衡。
2.无功补偿。（1）无功功率的危害。在整个电网中，供电设备与配电设备中的大部分容量多被无功功率占有，不仅降低了供配电设备的供电能力，而且无功功率在电网中流动还会造成线路的电能损耗与电压损失的增加，导致电网中电压急剧下降，严重降低了电网的质量，阻碍着电网的经济高效运行。对用户来说，功率因数普遍偏低是无功功率的最直接的表现形式，如果功率因数低于最低标准值（一般为0.9）时，那么供电部门就会向用户征收相应的罚款，这就使用户的用电成本大幅提高，直接降低了电网的经济效益。（2）无功补偿的作用。若在电气自动化设计中选用合适的无功补偿设备，可大大提高功率因数，达到无功就地平衡，从而使电力系统的

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电压保持稳定，大幅提升电能质量，利于实现电气自动化节能设计的目的，而且还兼顾了社会与经济效益。例如，发电机在受到电抗的影响下，所发出的交流电压与电流的相位角不可能为零，这就造成了用电设备不能完全吸收所发出的电能，没有被吸收的部分电能就会在用电设备与发电机之间往返流动，而不能被释放出来。这时就可利用电容器产生超前无功的原理，对这部分无功率电能进行抵消与补偿。（3）无功补偿的注意事项。在电力系统的无功补偿过程中，对于所选用的无功补偿设备要满足以下要求：第一，电容器的投切物理量（如无功功率与电流、功率参数等）中，投切参数的物理量应选择无功功率比较适合，这样就可以有效地避免无功倒送、投切震荡以及过补偿等不良现象的产生。第二，在选用电容器对电力系统进行无功补偿时，要在计算自然功率因数、配电电压的负荷及其容量、目标功率因数以及三相电压的平衡度等参数的基础上，确定电容器的容量。此外，若在电容器的补偿过程中，有谐波产生，需要及时采取相应的措施，如通过串联特定量的电抗器的方式，对线路上的谐波进行滤除处理，降低谐波的危害。
3.电能传输消耗的降低。在电力系统传输电能的过程中，由于导线中存在着电阻，就极易造成有功功率损耗。然而，线路中的电流不会发生改变，因此唯有采取降低导线中的电阻的方式，才能使线路上的电能传输消耗得以有效地降低。通常情况下，导线的截面积越小，导线中的电阻就会越大；而导线的长度越长，相应的电阻就会越大，因此若要使导线中的电阻得到有效降低，就必须综合考虑导线的电导率、长度与截面积等因素。（1）适当缩短导线的长度，且在布线时，避免导线走太多弯路。（2）优选电导率较小的导线，有效降低电能消耗。（3）适当增大导线截面积，且适当地缩短供电的距离，使变压器尽量接近负荷中心，从而有效降低导线电阻，达到节能的目标。
4.有源滤波器的使用。消除谐波最有效的方法即是采取有源滤波器，从而尽可能地避免电气设备发生误动作。电气设备的数量增加就会产生更多的谐波，从而引起电压与波形的畸变（如图一所示），造成电气设备误动作的产生。而有源滤波器的运用，可以有效扩大功率范围，提升无功补偿的效果，提升电气设备的运行效率，实现节能目标。
图一含5次与7次谐波的畸变波形
电气自动化系统会随着经济的进步而不断完善，先进的电气自动化节能设计技术是促进我国电力事业以及经济发展的有效保证。因此，在电力系统的设计中，必须要站在能源节约的角度，优化配电设计，使电气系统的运行效率得以有效的提高，最大限度地降低对环境的损害以及能源消耗，使我国电力事业走上可持续发展的道路。
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