【工学论文】电气自动化节能设计技术应用研究

 摘要：电气自动化不仅关系着工业生产，和我们的生活也存在着紧密的关系，要了解电气自动化及节能设计，并遵守设计原则，加强对电气自动化节能设计技术应用研究。

关键词：电气自动化；节能设计；应用

前言

随着社会经济的发展，人们的生活和工业生产对能源的需求越来越大。但是，现今大规模的能源开发以及不合理地使用能源，导致能源短缺的问题越来越严重，并受到国家社会的普遍关注。在电力系统的能源消耗中，很多设备的选用对能源的耗损产生影响。所以，电力系统的节能设计逐步被人们纳入关注的视野。

一、电气自动化及节能设计概述

在电气信息发展领域，电气自动化是一门新兴的科学性学科，对我国的工业生产和人民群众的日常生活起到很大的作用。电气自动化不仅可以提高工业领域的工作效率和运作成本，还可以促进劳动生产率的提高和改善工业发展的劳动条件。近年来，随着我国工业生产技术的提高和人们环保意识的增强，提出了"绿色工业革命"的发展理念，因而工业节能和环保成为当前经济建设的重要目标，所以先进的自动化技术的出现为相关行业的节能减排提供了有力的保障。由此可知，未来的经济发展状况就是谁掌握先进的节能科技，就可以获得掌控经济的主导权。

随着城市化的不断推进，城市电网的供电需求逐步加大，电力系统不断增容。原有的操控技术主要是变频器和整流器的应用，然而这些设备的使用对电网的危害很严重。所以，电气自动化通过在变压器和无功补偿等技术领域进行突破，减少电路的传输损耗，优选变压器和使用有源滤波器等方式，使电气系统在运行中达到节能的目的。

二、电气自动化节能的设计原则

以实际经济效益为电气节能效益的设计基础，不盲目的增加相关投资金额，对节能设备和材料进行选择时应该遵循科学合理的经济原则，从而使得节能增加的投资数目能够在较短的时间内通过节能运行而使得经济效益有所保障。为建筑物内良好人工环境的创设或维持提供必要的能源基础，例如一些建筑设备动力的提供以及符合用电设备对电能质量、负荷容量的要求的优化用电设计，实现其电能的合理利用。节能重点要放在电气设备的电能损耗上，如变压器的功率损耗、输电线路的额外损耗等等。对其采取有效的节能措施，尽量减少或杜绝与建筑使用功效无关的电能损耗。

三、电气自动化节能设计技术应用

1、配电节能设计

电气自动化工程的一大关键工作职能就在于：面向电力自动化工程设备提供必要的动力支持。因此，需要设计人员充分考虑到电力工程的实用性，以及电力工程与用电器械设备可靠性水平、负荷容量需求之间的充分契合。在配电作业的实施过程当中，不但需要确保用电设施的标准型，同时还需要在可靠性、灵活性、可操作性、以及安全性方面做出相应的优化。从这一角度上来说，需要确保配电网运行系统导线线路绝缘水平的良好与可靠。在进行布线的过程当中，需要选择合理的导线绝缘距离，确保导线动态稳定，以及防雷接地的安全性。

2、无功补偿

在电力系统中，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，也因此影响了电能质量和电网的经济运行。而对于用户而言，无功功率的直观表现为功率因数偏低，而当功率因数小于0.9时，用户就会向供电部门缴纳一定比率的罚款，因此用户用电的成本也增高，经济效益就会下降。但是我们若选用恰当的无功补偿设备的话就可以实现无功就地平衡，提高功率因数，从而实现节能减耗、提高电能质量、稳定系统电压的目的，而且能够提高经济效益和社会效益。比如，在受导电抗的作用下，电机发出的交流电流和交流电压的相位角不为零，因此电机发出的电能不能完全被用电器吸收，不能被吸收的部分则在电机和用电器之间往返变化而不会释放出来。又因为电容器产生的是超前的无功，因此采用电容器补偿可以与无功率的电能进行抵消，即Q=QL-QC。

在采用无功补偿设备对电力系统进行无功补偿时，对于无功补偿设备的要求有以下几点：

（1）在使用电容器补偿时，电容器容量的确定应该根据配电电压的容量、负荷、三相电压的平衡度、自然功率因素、目标功率因数等参数经过计算来确定。而若是在补偿处产生了谐波的话就要串联一定量的电抗器，滤除线路上的谐波。

（2）为了有效的防止投切振荡、过补偿和无功倒送，在电容器的功率参数、无功电流、无功功率这些投切物理量中最好选择无功功率作为投切参数物理量。

（3）在很早以前的补偿电容组中电容器的分担方式和投切开关的方式普遍采用等容量分组和循环投切；后来又采用了按比例分配、按编码配置、投切开关按级投切。但是这些方式都不能达到我们想要的补偿效果。因此，现在所采用的是模糊投切，其适应面广、调节平滑、跟踪准确而且效果很好。在使用过程中，低压的时候投切开关则选择投切复合开关，而高压补偿柜中选真空接触器作为投切开关。

3、变压器节能

我们可以通过选择合理的变压器起到节能的作用，这是一个节能设计的关键。具体的工作中所采取的促使有：减小功率损害，实现节能目的。通过使用三相四线制以及合单相自动补偿设备等来确保电流负荷平衡性，降低变压器能源损耗。这里以平衡三相电负荷为例进行分析：在电力系统中，三相电不平衡属于一个比较常见的现象，它既将导致线路上一级变压器铜损加大，也会是变压器上的铁损变大，进而导致供电质量不符合要求以及电表失灵或者电气设备损坏的那个问题。因此我们在设计的过程中，要尽最大可能保证三相电负荷的平衡性，这有利于三相间电流值平衡，降低不必要的铜损及铁损，起到节约电能、保证供电质量的效果。

4、降低传输线路的损耗

传输线路自身的电阻在短距离传输时可以忽略不计，消耗电能非常的少。但是对于一些行业，比如说石油或者采矿，因为环境比较特殊，电力设备在工作现场，离电力供应处非常远，这就需要传输线路长距离传输。而如果电流不变，传输线路越长的话，传输电阻总值会越大，这样就导致耗能越大。因此，需要降低传输线路的损耗。具体可以在传输时提高电压数值，这样就使得电流变低，继而使得线路电阻耗能降低，除此之外还可以通过增大线截面或者选用电阻率偏小的电线，达到降低传输线路损耗的目的。

5、电力电缆节能技术

电力电缆线路作为电气自动化工程中的关键组成部分，同样是输配电系统中不可或缺的部分之一。由于电力电缆线路的投资成本以及后期运行开支水平均比较大，因此更需要在选型中谨慎仔细。一般来说，在对电力电缆线路截面大小进行选取的过程当中，从节能的角度上来考虑，要求综合对以下两个方面指标的研究：其一为电流密度曲线；其二为可通过电流强度水平。在此基础之上，从电力电缆线路材质的选择角度上来说，现阶段技术条件支持下常见的电力电缆线路主要有铝线、以及铜线这两种类型。从成本的角度上来说，铝线线路的经济性优于铜线线路。但，从节能的角度上来说，考虑到导线截面以及耐久性等方面的问题，仍然需要以铜线线路作为首选方案，以确保其综合效益水平的优势。

结束语

随着科技的发展,越来越多的电气自动化电力设备被应用到各行各业,在工业领域、农业领域以及国防事业中,电气自动化电力设备都发挥了重要的角色,随着电力设备的发展,电能需求量开始大增,这样就需要提高电气自动化设备的节能技术,降低能量的损耗只有提高电气自动化节能技术,才可以应对电能紧张等问题,更好的发展电气自动化设备发展,更好的促进社会发展,提高人们的生活水平。

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