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【摘 要】伴隨經(jīng)濟社會的快速發(fā)展以及信息技術(shù)的進一步提高，電力系統(tǒng)在自動化程度不斷提高的同時，正逐漸推廣運用節(jié)能設(shè)計技術(shù)。并且節(jié)能技術(shù)將是將來的發(fā)展趨勢。本文從電氣自動化著手，分析并探討了電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)，認(rèn)為電氣工程的設(shè)計及電氣系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)兩個方面入手，可以使得節(jié)能技術(shù)能夠在電氣自動化系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮出最理想的效果。
【關(guān)鍵詞】電氣自動化;節(jié)能技術(shù);分析
對于電氣自動化系統(tǒng)而言，必須保證供電的可靠、安全，并且還要為使用此電力系統(tǒng)的工程或是建筑帶來良好的社會效益和經(jīng)濟效益。而且由于城市電網(wǎng)的不斷擴大，電力也不斷增容，因此就使用的很多的整流器、變頻器等，而這樣也使大量的諧波產(chǎn)生，從而危害了電網(wǎng)。因此，為了消除諧波與從節(jié)能的方向考慮，電氣自動化就主要從電力濾波器、無功補償、變壓器等技術(shù)著手，對電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)進行研究。
1.電氣自動化及節(jié)能設(shè)計概述
電氣自動化是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學(xué)科，它和人們的日常生活及工業(yè)生產(chǎn)有著密切聯(lián)系。它在提高工作效率、運行成本、勞動生產(chǎn)率以及改善勞動條件等方面起著重要的作用。近年來，隨著“綠色工業(yè)革命”的興起 ，節(jié)能成為當(dāng)前經(jīng)濟建設(shè)的重要目標(biāo)。
可以說，先進的自動化技術(shù)正是推動各行業(yè)節(jié)能減排的有效武器。未來全球經(jīng)濟發(fā)展的趨勢是誰率先掌握節(jié)能的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)權(quán)，誰將主導(dǎo)未來的全球經(jīng)濟。對于電氣自動化系統(tǒng)來說，由于城市電網(wǎng)的不斷擴大，電力也不斷增容，因此會使用很多的變頻器、整流器等，而這樣會造成大量的諧波產(chǎn)生，從而危害到電網(wǎng)。
由此，為了消除諧波，從節(jié)能的方向考慮，電氣自動化應(yīng)主要從變壓器、無功補償、有源濾波器等技術(shù)上下功夫，可以利用減少電路的傳輸損耗、優(yōu)選變壓器、補償無功、使用有源濾波器等方法來使電氣系統(tǒng)在運行的過程中達到節(jié)能的目的。也只有這樣，才能使電氣自動化系統(tǒng)使用時達到節(jié)能的效果。
2.電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)
2.1電氣工程的設(shè)計
在電力工程中，要達到節(jié)能的目的首先要做的就是做好電氣工程的安裝、設(shè)備等的設(shè)計。只有在第一步都做好了才能保證整個工程其后的設(shè)計與完成后使用時達到節(jié)能的作用。
①優(yōu)化配電設(shè)計。
電力系統(tǒng)就是要為安裝這個電氣系統(tǒng)的工程中需要用電的設(shè)備提供一個必要的動力。因此，在整個配電設(shè)計的過程中首先就要考慮到電力系統(tǒng)的適用性。對于適用性而言，應(yīng)該滿足用電設(shè)備對負(fù)荷容量與供電設(shè)備等可靠性的要求，還應(yīng)該保證電氣設(shè)備對控制方式的要求等。在配電的過程中，除了要滿足用電設(shè)備與電氣設(shè)備的要求之外，還要保證電力系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、易控、靈活、可靠等。
在配電設(shè)計的過程中其次要考慮到的就是電力系統(tǒng)的安全性。而對于電氣系統(tǒng)的安全性而言，首先就必須保證導(dǎo)線的絕緣性良好，然后在進行走線的時候應(yīng)該保證各導(dǎo)線之間的絕緣距離。另外還要保證導(dǎo)線的負(fù)荷能力、熱穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定的裕度，以確保在電氣系統(tǒng)運行的過程中用電設(shè)備與配電設(shè)備的安全。除此之外，還要做好電氣系統(tǒng)的防雷與接地。
②提高電氣系統(tǒng)的運行效率。
在電氣系統(tǒng)中最好選用節(jié)能設(shè)備，從設(shè)備的選擇就開始為電氣系統(tǒng)的節(jié)能打下基礎(chǔ)。另外，我們可以利用均衡負(fù)荷、補償無功、減少電路損耗等方法來使得電氣系統(tǒng)在運行的過程中達到節(jié)能的目的。比如，在進行配電設(shè)計時可以合理的調(diào)整負(fù)荷以及選取合理的設(shè)計系數(shù)。在電氣系統(tǒng)的安裝或是運行過程中采用這些方法能夠提高電源的綜合利用率與設(shè)備的運行效率，從而間接或直接減少電能的損耗。
2.2電氣系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)
①降低電能的傳輸消耗。
電能傳輸時，因為導(dǎo)線有電阻從而會產(chǎn)生有功功率的消耗。但是線路上的電流是不變的，所以，為了降低電能在線路上的傳輸消耗，只能降低導(dǎo)線的電阻。事實上，導(dǎo)線的電阻和導(dǎo)線的截面積之間的關(guān)系是成反比關(guān)系，而和電導(dǎo)、導(dǎo)線長度成之間成正比關(guān)系。即要想降低導(dǎo)線的電阻，就必須從如下幾方面著手：首先，選擇電導(dǎo)率比較小的材質(zhì)當(dāng)作導(dǎo)線，從而降低電能在電路上的消耗;其次，縮短導(dǎo)線的長度。
從而在布線的時候，讓導(dǎo)線盡可能走直路，以免過走的彎路太多，以縮短導(dǎo)線的長度;最后，變壓器盡可能接近負(fù)荷中心，以縮短供電的距離。其四，加大導(dǎo)線的橫截面積。所選擇的`導(dǎo)線的橫截面積盡可能大一些，利用降低電阻減少消耗，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。
②選取變壓器。
在設(shè)計過程中對于變壓器的選擇，必須滿足如下幾方面的要求：第一，應(yīng)當(dāng)選擇節(jié)能型的變壓器，從而降低變壓器的有功功率的消耗;第二，為了使得通過的三相電的電流維持平衡，應(yīng)當(dāng)降低變壓器自身的消耗，最好采取一定的措施比如三相四線制的供電方式、單相自動補償設(shè)備、將單相用電設(shè)備分別接在三相電源上等方式從而減少負(fù)荷不平衡。
③無功補償。
在電力系統(tǒng)中，無功功率占有供配電設(shè)備的很大一部分容量，因此增大了線路的損耗，從而造成電網(wǎng)的電壓下降，也因此影響了電能質(zhì)量和電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。而對于用戶而言，無功功率的直觀表現(xiàn)為功率因數(shù)偏低，而當(dāng)功率因數(shù)小于0.9時，用戶就會向供電部門繳納一定比率的罰款，因此用戶用電的成本也增高，經(jīng)濟效益就會下降。但是我們?nèi)暨x用恰當(dāng)?shù)臒o功補償設(shè)備的話就可以實現(xiàn)無功就地平衡，提高功率因數(shù)，從而事項節(jié)能減耗、提高電能質(zhì)量、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的目的，而且能夠提高經(jīng)濟效益和社會效益。
比如，在受導(dǎo)電抗的作用下，電機發(fā)出的交流電流和交流電壓的相位角不為零，因此電機發(fā)出的電能不能完全被用電器吸收，不能被吸收的部分則在電機和用電器之間往返變化而不會釋放出來。又因為電容器產(chǎn)生的是超前的無功，因此采用電容器補償可以與無功率的電能進行抵消，即Q=QL-QC。
在采用無功補償設(shè)備對電力系統(tǒng)進行無功補償時，對于無功補償設(shè)備的要求有以下幾點：
1)在使用電容器補償時，電容器容量的確定應(yīng)該根據(jù)配電電壓的容量、負(fù)荷、三相電壓的平衡度、自然功率因素、目標(biāo)功率因數(shù)等參數(shù)經(jīng)過計算來確定。而若是在補償處產(chǎn)生了諧波的話就要串聯(lián)一定量得電抗器，濾除線路上的諧波。
2)為了有效的防止投切振蕩、過補償和無功倒送，在電容器的功率參數(shù)、無功電流、無功功率這些投切物理量中最好選擇無功功率作為投切參數(shù)物理量。
3)在很早以前的補償電容組中電容器的分擔(dān)方式和投切開關(guān)的方式普遍采用等容量分組和循環(huán)投切;后來又采用了按比例分配、按編碼配置、投切開關(guān)按級投切。但是這些方式都不能達到我們想要的補償效果。
因此，現(xiàn)在所采用的是模糊投切，其適應(yīng)面廣、調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準(zhǔn)確而且效果很好。在使用過程中，低壓的時候投切開關(guān)則選擇投切復(fù)合開關(guān)，而高壓補償柜中選真空接觸器。
④使用有源濾波器。
為了有效避免與電網(wǎng)聯(lián)結(jié)電氣設(shè)備的誤動作，就必須消除諧波，而消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。誤動作主要是由于電氣設(shè)備數(shù)量的增加，產(chǎn)生的諧波越來越多，又由于這些諧波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生的電壓與基波電壓重疊，就會引起電壓的畸變，從而造成電氣設(shè)備產(chǎn)生誤動作。
概括起來，有源濾波器主要以下特性：具有優(yōu)異的動態(tài)性能;反應(yīng)快;能使功率范圍更寬大等，能使無功補償達到更好的效果。一般情況下，采用有源濾波器對產(chǎn)生的諧波進行過濾，在電氣設(shè)備誤操作之前就能夠?qū)⑵渥柚�，使電氣設(shè)備的運行更加有效率，從而達到節(jié)能的目的。
3.結(jié)束語
總之，現(xiàn)今國家強烈要求發(fā)展“節(jié)能經(jīng)濟”的大好形勢，有志于發(fā)展“節(jié)能經(jīng)濟”與“節(jié)能經(jīng)濟”的中國“工業(yè)自動化”的企業(yè)與單位，應(yīng)當(dāng)堅持“節(jié)能”理念。國家也已經(jīng)注意制定發(fā)展“節(jié)能經(jīng)濟”的戰(zhàn)略，制定優(yōu)惠發(fā)展“節(jié)能經(jīng)濟”企業(yè)的政策，并積極支持“節(jié)能經(jīng)濟”的研發(fā)。
同時，也應(yīng)看到，我國在“節(jié)能技術(shù)”領(lǐng)域里的自主創(chuàng)新能力正在快速提高，新的更有效的“節(jié)能技術(shù)”正在國家的大力支持下研發(fā)出來，并被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。中國電氣自動化的企業(yè)與單位，應(yīng)當(dāng)奮發(fā)圖強迎接挑戰(zhàn)，使電氣自動化技術(shù)及其產(chǎn)品為“節(jié)能經(jīng)濟”發(fā)展戰(zhàn)略增輝!
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