李 俊

上海市南供電設計有限公司 上海 201199

引言

作為新型技術(shù)，電氣自動化在生產(chǎn)生活中扮演著重要角色，顯著提升了生產(chǎn)效率、大量節(jié)約了人力、物力。在經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，社會深刻認識到節(jié)能環(huán)保的重要性，提出經(jīng)濟效益的增加不能以犧牲環(huán)境為代價。在此背景下，相關企業(yè)也采取一系列措施對節(jié)約能源表示大力支持。基于此，提升電氣自動化的節(jié)能設計技術(shù)顯得尤為必要。

1 電氣自動化節(jié)能設計基本原則

1.1 環(huán)保 對電氣自動化工程進行節(jié)能設計的主要目的是減少對于自然資源的利用，提高能源利用效率，以此實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。除此以外，設計過程中還需要將其與低碳環(huán)保相結(jié)合。在材料的選取上，技術(shù)人員需要把環(huán)保作為重點選擇依據(jù)，同時兼顧適用性和可靠性，做好維護檢修工作，一旦發(fā)現(xiàn)老化破損部件或線路應該及時更換，更換的同時注意保護周邊環(huán)境，避免使其受到污染[1]。

1.2 經(jīng)濟 相關技術(shù)人員應該深入了解企業(yè)的經(jīng)濟狀況，在設計過程中應該將成本控制考慮在內(nèi)，結(jié)合企業(yè)自身實際情況制定出可行性方案，避免為了一味追求節(jié)能環(huán)保而超出企業(yè)的承受能力，增加企業(yè)負擔。即無論是在設計環(huán)節(jié)還是在設備維護更換環(huán)節(jié)都應結(jié)合企業(yè)實際，通過仔細斟酌得到最佳方案，確保在節(jié)約能源的同時盡量減少成本投入，盡量保證企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.3 可靠 電氣自動化的節(jié)能設計不能以犧牲企業(yè)經(jīng)濟效益和人民利益為代價，應該最大程度地保證企業(yè)的發(fā)展。單純追求設計中的節(jié)能無法促進生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)有效運行，工作效率和整體水平也會有所下降。因此，技術(shù)人員必須加強重視設計的可靠性。

1.4 安全 任何工作，安全都應該排在首位，對于電氣自動化節(jié)能設計來說，雖然著重強調(diào)了節(jié)能的重要性，但是安全問題也應引起足夠的重視。在設計中，相關人員務必基于安全原則的基礎展開工作，為此需要加強安全管理力度，以確保設計工作的順利進行。

2 電氣自動化節(jié)能設計技術(shù)要點

2.1 變壓器的設計 變壓器能夠通過改變纏繞線圈的數(shù)量比例實現(xiàn)對電壓或電流的控制，借助一定技術(shù)手段可以盡量減少電能在兩相鄰線圈之間傳輸過程中產(chǎn)生的能量損耗，使傳輸中的功率保持穩(wěn)定。值得注意的是，由于不恰當?shù)倪\行，變壓器很容易出現(xiàn)空載損耗，造成一定的能量浪費，為此，對變壓器進行節(jié)能設計尤為必要。

首先，要嚴格控制材料的組合和選擇。通常情況下，生產(chǎn)變壓器的必需材料包括銅片、硅鋼片和其它絕緣材料，加工過程中需要按照科學標準進行配比，如果某種材料比例低于或高于理論水平，整體性能就會受到很大影響，能量損耗現(xiàn)象隨之發(fā)生。因此，在材料配制階段，應依據(jù)嚴格要求科學計算出每種材料的理論用量，并按照計算結(jié)果進行選擇和使用，以確保設備的正常運行和節(jié)能效果。采用銅質(zhì)導線作為配電柜和導線的主要材料，并采取恰當?shù)拇胧Ь€進行換位處理，同時控制好硅鋼片的薄度，使之達到一定標準便可以有效降低變壓器出現(xiàn)空載運行的可能性，減少能量損耗。

其次，控制變壓器的運行時間。任何設備運行過程中都不可能完全避免能量損耗，節(jié)能變壓器長時間使用也會產(chǎn)生熱量，久而久之就會對設備造成損壞；同時，運行過程中會受到其它外部環(huán)境影響增加設備的老化程度。加強設備保護就是在節(jié)省材料，進而節(jié)約能源。

再次，選擇正確的安放位置。變壓器應該選擇安放在用電高度集中的地點，可以縮短設備之間的距離，減少電纜的使用量，以此降低成本；此外，設備相對集中的放置方式可以給管理帶來便利，提升管理效率，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。

最后，需要根據(jù)實際需求合理配置設備的容量。如果容量過小，設備便會經(jīng)常處于滿載狀態(tài)，長期的運行會加速老化，縮短使用壽命；若容量過大，設備會經(jīng)常處于輕載狀態(tài)，降低了能量利用率，產(chǎn)生大量的資源浪費。在數(shù)量方面也應該根據(jù)實際需要進行設置，數(shù)量過少無法滿足使用需求，過多又會造成浪費。因此在投入使用之前應該深入了解電氣自動化工程系統(tǒng)的詳細情況，實現(xiàn)變壓器數(shù)量和容量的科學分配。

2.2 減少線路損耗 電流在流經(jīng)線路時會出現(xiàn)一定程度的電能損耗，該現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在電氣自動化系統(tǒng)中，由于構(gòu)成輸電線路的材料中存在電阻，其會對電流產(chǎn)生一定程度的阻礙作用，由此將電能轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)出去。電阻越大，能量損耗越大，而電阻的大小同時由導體的長度和橫截面積決定，對于不同種材料而言，電阻率會有所不同，即便長度和橫截面積一定，電阻也會產(chǎn)生差異[2]。為了減少輸電線路中的能量損耗，需要從三個方面著手加以改善:

第一，采用電阻率較低的材料作為導線首選材料，由于銅材料電阻率較小，導電性能較好，而且價格相對低廉，因此實際應用中銅導線出現(xiàn)的概率較高；第二，通過減少線路的長度來減小電阻，為此可以減少線路的纏繞，盡量以直線方式設置線路，避免增加不必要的線路長度；第三，擴大導線的橫截面積，盡量選擇粗導線接入電路中，以便有效減小電阻。

2.3 運用無功補償 所謂無功補償即采取恰當?shù)姆绞綔p少電路組成中的電源設備、變壓器以及輸電線路中無用功，提高電能向有用功的轉(zhuǎn)化。目前，無功補償廣泛應用于電氣系統(tǒng)中。很多用戶認為，無功功率會產(chǎn)生一定費用，用電成本有所升高，不僅無法增加經(jīng)濟效益還會在一定程度上造成經(jīng)濟損失。為了能夠發(fā)揮無功補償?shù)恼嬲饔?，可以在其中加入相應設備，以便能夠達到無功就地補償?shù)男Ч岣吖β室驍?shù)的同時明顯減少了電量損耗。在設備選擇上應該遵循三方面原則:

第一，無功補償中的電容器有關參數(shù)必須能夠承受實際需要的最大負荷以及其他方面的需求，若補償過程中產(chǎn)生諧振波，可以采用相應設備減少其產(chǎn)生；第二，為了盡量消除無功補償中的過量補償或無功倒送等現(xiàn)象，應該以無功功率參數(shù)作為基準選擇電容器；第三，傳統(tǒng)電容器采用的等容量分組方式、投切開關采用的循環(huán)投切方式等均未能在無功補償中顯示出顯著效果，因此，經(jīng)過不斷優(yōu)化，現(xiàn)在的投切方式采用模糊投切，該方式具有較好的適用性和跟蹤效果，彌補了傳統(tǒng)方式的不足。

2.4 選擇有源濾波器 隨著用電需求的進一步加大，電氣自動化設備也大幅增加，因此其中產(chǎn)生的諧波電流呈現(xiàn)明顯的增加趨勢。諧波電流的振動能夠產(chǎn)生磁場，磁場的振動又產(chǎn)生電壓，通過該電壓與原有電壓的重合產(chǎn)生了畸變電壓，電壓的畸變現(xiàn)象極易引起設備的錯誤運作。為此需要采取有力措施消除諧波電流的產(chǎn)生，有源濾波器在此方面作用明顯。有源濾波器的使用需要為其提供電源裝置，可以對諧波電流進行動態(tài)抑制，同時具有無功補償?shù)淖饔?。有源濾波器可以在進行無功補償過程中消除其中的諧波電流，而且不會產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，效率較高，效果明顯。但是，由于其技術(shù)含量較高，價格方面處于劣勢，因此在用電量需求較大的場合非常少見。此外，有源濾波器對于電壓的承受能力較低，通常情況下不能超過690V，因此實際應用受到限制。

2.5 提高系統(tǒng)功率 一方面，提升自動功率和負載能力，在滿足正常需要的基礎上盡量減少電動機的使用，以此減少電能消耗。另一方面，實現(xiàn)電動機的變頻控制，當負載較小時自動降低運行頻率，減少無用功。以上方法無需添加額外設備，通過減少無用功來提高系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率，降低成本投入，高效簡捷。此外，借助人工補償?shù)姆绞教岣呦到y(tǒng)的功率因數(shù)，并且通過安裝補償設備實現(xiàn)就地補償，有效減少了無功傳輸，具有較好的節(jié)能效果。

2.6 加強電纜設計 電氣工程中，電纜占據(jù)成本中的大部分比重，而且，在后期維護中還會產(chǎn)生一定費用。在電纜的設計階段應該綜合多方面進行考慮。一方面通過控制橫截面積、長度對電阻加以控制，盡量避免傳輸過程中的能量損耗；另一方面應該重視電纜的安全性，降低安全事故的發(fā)生概率?，F(xiàn)階段，由于受到技術(shù)和經(jīng)濟等方面的約束，可供選擇的電纜材料主要有銅、鋁和鋼，應根據(jù)實際情況選擇合適的材料[3]。

結(jié)論

電氣自動化技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)中得到廣泛應用，并且體現(xiàn)出巨大的價值。在經(jīng)濟效益提升的同時，社會越來越重視節(jié)能環(huán)保，為了順應發(fā)展，電力企業(yè)也在嘗試多種辦法對電氣自動化設備進行節(jié)能設計。通過合理選材、科學計算設備的配置數(shù)量和容量、運用有源濾波器等實現(xiàn)了系統(tǒng)的節(jié)能性。相關企業(yè)應該大力響應社會需求，促進電氣自動化的節(jié)能環(huán)保，提升社會發(fā)展的整體水平。