电气自动化节能设计要点

付庆春

摘要：能源短缺的问题越来越突出，现已经成为了世界上各个国家都高度重视的问题了。其中，电力设计及能源耗费也得到了众多研究人员的重视。因此，人们对于电气自动化中节能设计技术开始了积极地研究与探索，要求不但要设计的合

理，同时还要满足客户的要求，此外，还必须考虑节能设计技术的研究开发。本文即详细阐述了电气自动化节能设计的相关要点。

关键词：电气自动化；节能设计；供配电；无功补偿；高效光源

中图分类号：F407.6 文献标识码： A

一、电气自动化以及节能技术的介绍

电气自动化是电气信息这个领域里的一个新兴学科，它同工业生产以及人们日常生活紧密相关，在改善劳动条件、提高劳动生产率及工作效率、降低运行的成本等方方面面都起着极大的作用。现如今，伴随着绿色革命的不断兴起，当前国民经济在建设的过程中，节能俨然已成为一个非常重要的目标。然而，要想真正实现节能减排，其重要的推动力是自动化技术。展望未来，在经济的发展过程中，节能技术展业将会占据主导地位。电气自动化节能设计技术的应用也将会拥有更加广阔的发展空间和前景。

二、电气自动化节能设计的要点

（一）供配电节能设计

1、选用电能损耗小的变压器

节能设计是否有效，在很大程度上与变压器的选择有关，通常情况下，电气自动化节能设计师会慎重选用功率损耗小、单相自动补偿设备、三相四线制的变压器，这样就能保持电流负荷的平衡，不仅能减少变压器的损耗，还能在一定程度上起到节能环保的效果。

2、降低电能的传输消耗

导线里面存在电阻，因此，在传输电能的过程中，一定会消耗有功功率。但是线路的电流会保持不变。所以，为了降低在线路上传输电能所产生的消耗，就只能想办法降低导线电阻。我们知道，导线电阻同导线的长度和导线的电导成反比例的关系，同截面的面积成正比例的关系。因此，要想降低导线电阻，可从以下几个方面来着手：

（1）在选择导线的材质的时候，尽量选择具有较小电阻率的，这是一个降低线路上电能消耗的一个办法；

（2）缩短导线长度，且在布线的时候要尽量避免产生过多的弯路；

（3）为了缩短供电距离，可以将变压器与负载中心间的距离拉近；

（4）增大导线横截面积。选择那些横截面积较大的导线，这样能减低电阻，进而降低消耗。

3、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，从而事项节能减耗、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得电抗器，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。

4、平衡三相电负荷

三相电不平衡的现象十分普遍，不仅造成线路上一级变压器上铜损的增加，也造成了变压器上铁损的增加，三相电不平衡还会造成供电质量下降、电气设备损坏、电表失灵等后果。在电气自动化设计时，要尽量考虑到三相电负荷的平衡，以保证三相电间电流值的平衡，避免无谓的铜损和铁损，保证供电质量，节约电能。

5、使用有源滤波器

（1）谐波的危害

使用有源滤波器的目的就是为了避免谐波造成的误操作，将谐波用有源滤波器“过滤”掉，对谐波起到抑制的作用。谐波的危害是什么呢？谐波的产生会降低设备的可用性，对设备的质量产生严重的影响，造成电能消耗；谐波频繁作用于电网上，会导致电网电压的变化，从而导致误操作，影响电气设备的正常运行；同时会影响电动机的寿命；会干扰其他设备的正常工作。

（2）有源滤波器的作用

有源滤波器动作迅速，滤波功能较为彻底。它可以提高供电的可靠性，维持电气设备的正常运行，对设备起到了很好的保护作用。而无源滤波器虽然价位比有源滤波器低，但在过滤的过程中会产生“副作用”，如谐振等。

（二）电气设备系统节能

1、电动机节能

电动机节能是电气设备节能的重要方面。使用高效率电机，减少电动机无谓电能损耗的重要方面就是提高电动机的工作效率，高效率电动机和普通电动机相比，平均功率因素高7％～9％，总损耗减少20％～30％，所以在经济允许的情况下，尽量使用高效率电机，从长远的角度看，能够大量节省电力资源。合理使用交流变频调速装置，科学推广交流电机调速变电技术也是电动机节能方案的1个重要方向，使用变频调速装置时，变频调速装置会根据负载的大小自动调节转速，实现自动与负载的变化相适应，进而提高电机功率，实现节能。

2、软启动器节能

软启动器能够按照启动时间的长短准见调解可控器件的硅原子器件的导通角，以实现对电压变化的控制。科学使用软启动器，不仅能够实现平稳启动，还能够实现转速与负载的拼配，在频繁启动的设备中使用软启动器，能够节省大量电能。

（三）气照明系统节能

1、使用高效光源

在电气自动化的节能设计中，照明设计也是不可忽视的一个部分，在照明灯中加入更多的节能设计，不但能间接增强大家的节能意识，更能在具体的实施过程中充分起到节能的效果。因此，在做节能设计的时候，将节能、经济、适用等综合因素考虑是十分必要的，而高效光源就是电气自动化节能设计创新的产物，和普通照明相比，它不仅明亮耐用，还能在很大程度上减少能耗，所以，将其广泛应用于公共场合是可持续发展的重要表现。

2、充分利用自然光照明

照明亮化工程中很重要的一部分就是科学合理使用自然光。太阳光等自然光是大自然无私奉献给我们的永不殆尽的礼物，充分使用自然光对于电气自动化节能十分重要。在亮化工程中科学制定照明标准，确定合理采光方式，将人工光源和自然光源有机地结合起来：在白天尽量使用自然光照明，不仅能够获得稳定的

照明效果，也能节约大量能源，在寒冷的冬天，太阳光等自然光源也有助于室内温度的迅速提升。

3、制定科学合理的照明方式

制定科学合理的照明方式并加以实施对于电气自动化节能具有重大现实意义，需要我们做两方面工作：

选择照明方式以及制定照明指标，在建筑物中，如果某一场合对于照明亮度要求很高时，则应当在该场合采取强弱光源混合照明的方式；如果建筑物内工作位置相对集中，使用单一光源照明即可，最高照度不能高于500 lx；如果建筑物内工作位置相对散落，则应当采用分区照明的方式，对各区具体情况，具体解决。明确科学合理的照明标准，不仅要提高照明系统的效率，而且不能因片面强调节能损失照明质量，要综合考虑，系统分析。

（四）大力发展光伏设备，创新于电气自动化节能设计中

一直以来，我国的光伏产业发展得非常好，无论是从品牌效应、产业规模还是技术创新上，都拥有非常强大的竞争实力，其增长速度已经位于世界的前列，是最大的光伏设备基地。

现阶段，我国的光伏设备制造业已经形成了一个更加完整地体系，而随着人们的环境保护意识越来越强烈，相较于电能损耗大、污染严重的设备，光伏产业非常符合绿色发展的理念，在未来的发展中绝对会是主要的节能材料之一。在此基础上应大力发展光伏设备，并将其与电气自动化节能设计技术相结合，就能达到更好的节能减排效果，更好地坚持科技创新的理念，顺利实现电气自动化节能设计技术与国际接轨的目标。

参考文献

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