电气工程自动化及其节能设计的应用探究

方超

【摘要】伴随着社会的快速发展，人們的生活水平在不断提高，电气工程自动化技术的重要性越来越显突出。而且根据国家的能源战略要求，对节能减排的要求更高。本文主要分析了电气自动化存在的问题及应对措施，以及电气自动化及其节能技术，并分析了在电气系统中的节能技术，为电气自动化节能技术的实际应用提出了一些意见或建议。

【关键词】电气工程；自动化；节能技术；设计；应用

一、目前电气自动化存在的问题

1. 电气自动化系统集成性不强

电气自动化系统集成是电气自动化系统功能提升的必经之路，我国目前一些电气自动化还处在多岛自动化的层次，多岛自动化具有互不连接、功能单一、信息独享的缺陷，不能充分发挥电气机动化的功能和作用。

2. 电气自动化的网络构架不统一

电气自动化的发展方向是建立高效、快捷的电气工程师及自动化系统，但目前很多企业自身网络构架不尽相同，使得依托于网络结构而发展的电气工程自动化的发展受到了阻碍。另外不同企业和商家在软、硬件产品交换过程中，因为程序接口的不一致，影响企业数据和信息的传输交流，进而阻碍了企业数据和信息的共享，使电气工程及自动化系统在实际运行中无法发挥应有的效应。

3. 电气自动化技术的使用过于受主观支配

不同的企业在对电气自动化技术的实际应用和开发中，由于技术人员思想理论及技术掌握程度的不同，过分根据技术人员主观习惯和意识支配，系统的开发平台各有不同，进而导致电气工程及自动化的实际设计、实施、运行和维护中的程序和成本增加，增加了系统整体的运行费用和负担。

二、电气工程自动化的应对措施

1. 从科技化方面，科技化是指电气自动化发展出现实用性新技术、新材料、新产品。本着自主创新的思想，以节能降耗为切入点，积极推广应用节能降耗新技术、新方法、新工艺，在材料和技术的使用等方面力求创新，采用信息技术、计算机技术、网络技术与自动化技术等高新技术，研发新产品。

2. 从信息化方面，信息化则是指信息技术在电气自动化的地位应更加突出。电力设备的设计、制造和运行中广泛应用的计算机优化与仿真技术，人工智能分析的广泛应用以及电气工程中广泛使用的网络通信技术，都充分展现了信息技术在电气自动化中起到的重要作用。

3. 从开放化方面，开放化则是要与外界建立一个接口，实现与外界网络的连接。计算网络是实现信息实时交换和共享的重要基础设施，也是实现管理、决策、设计、控制和制造一体化的关键，它已广泛应用于电力系统各元件和局部系统的管理、监视、调节和控制上，是电力系统信息管理、远动技术、调度自动化等方面的核心。

三、电气工程自动化系统中的节能技术

1. 选择合适的变压器

变压器会因铜损、铁损、空载损耗和负载损耗等因素造成许多电能的浪费，但是变压器在供配电系统中的运用很广泛，所以变压器选择得好，可以有效地实现节能的目标。选择变压器可以从以下几个方面考虑：（1）要将变压器自身的消耗降到最低，这就是选用单相的自动补偿设备，使流经电流保持平衡，消除或降低负载的不平衡性，从而实现变压器自耗最小；（2）要选择有较好节能特征的变压器，进一步减少变压器有功功率的耗能。

2. 减少电能在传输中的消耗

电能在进行传输的途中，导线里的电阻就会造成一定功率损耗，这是无法避免的。但是，整个途中线路上的电流是保持不变的，因此要想减少电能在途中的浪费，只能使导线所带的电阻尽可能的小。由电阻的推导公式可知它和电导以及导线的长度是正比关系，和导线的横截面积是反比关系，所以可以通过以下的途径来减少导线的电阻：（1）合理的布局，避免导线走弯路或回头路，尽可能降低导线的长度；（2）选择电阻率比较小的材料制成导线；（3）同等条件下要选择一些横截面面积比较大的导线，这样可以有效降低电阻；（4）使变压器和负载中心尽量靠近，使供电的距离缩小。

3. 使用有源滤波器

在实际的操作中常常会发生误动作，所以要消除谐波来避免或减少电气设备的误操作，而最高效的方法就是运用滤波器。造成误动作的因素主要就是越来越多的电气设备，其带来的谐波也随之增加，但是产生的谐波与基波在电网阻抗上会重叠，从而使电压形成畸形，由此导致电气设备误动作的产生。

4. 采取无功功率补偿

整个供配电系统是由升降压变压器、输配电线路、用户电力负荷以及配电变压器等多个环节形成。电能通过电流的形式流动于整个电力系统，为终端客户提供电能的同时必不可免的会有能量的浪费，其中无功功率占据着比较大的比例，不仅降低了整个电路的电压，而且会影响电网的经济运行和降低电能的输送质量。而无功功率在终端客户那里最直观的反映就是功率因数降低。若其功率因数低于标准因数，那用户就要缴纳罚款，从而增加了用户用电的成本。所以实际操作时可以选用合适的无功补偿设备来增加功率因数，让无功就地实现平衡，从而使电力系统的电压能够保持相对稳定，进一步提高电能的质量，实现绿色节能的目的，还可以使经济效益提高并为社会效益提供支撑与保证。在电力系统运行时，若使用无功功率补偿，就要达到如下要求：（1）将后来的投切开关和在旧的补偿电容里的循环投切要按比例进行分配，这些都没有办法达到理想补偿效果；（2）电容器的容量大小，要参照配电电压容量以及自然功率因素等参数，并且加以计算，若在补偿时会产生谐波，就要串联相应数量的电抗器，借此来消除线路中的谐波；（3）在确定投切参数时，最好是选用无功功率，这是为了能有效地避免过度补偿、无功倒送和投切震荡。目前使用较多的模糊投切就取得了很好的效果，不仅能有效调节平滑，并且跟踪准确性很高，应用范围很广。

四、电气自动化节能设计技术的实际应用

1. 提高电气系统的运作效率

在选择电气系统的设备时，最好选用那些节能设备，这是为以后节能减排做好了基础和铺垫。同时实际操作中还可以运用补偿无功、均衡负荷和降低电路损耗等途径来实现在电气系统运作过程中的节能目标。比如：可以在配电设计过程中，利用适当的调整负荷以及选用合理的设计系数等方法来达到目的。通过这种途径能确保电力系统在安装以及运作的过程中，有效提升电源的综合利用率并提高设备的运作效率，从而实现减少电能损耗的目的。

2. 优化配电系统的设计

电力系统的服务宗旨就是为安装电气系统过程中要用电的设备提供所需的动力。所以，在整个配电设计过程中首先要实现的最低要求就是要将电力系统的适用性充分考虑在内。适用性就是能对电气设备的有效控制做出相应的保障，还要达到用电设备对供电设备以及负荷容量等因素可靠性的要求。在整个配电的途中，不仅要满足电气设备以及用电设备等设备的要求，而且要确保电力系统运行时有一定的稳定性、高效性、可靠性、易控性以及灵活性等特征。在设计配电时，要考虑电力系统的安全性。为保证电气系统的安全性，不仅要确保导线具有良好的绝缘性，以及在走线的过程中要确保各导线间有一定的绝缘距离，而且要确保导线的热稳定性、负荷能力以及动态稳定性，以此来保证电气系统运作时配电设备和用电设备的安全性。还有，要安排好电气系统的接地和防雷设施。

五、结语

电气自动化的节能技术的应用是一个发展的初级阶段，所以在以后的经济发展中，必须要以节约能源，减少能耗为出发点，尽可能降低电气自动化所损耗的能源，将其对环境的污染程度降到最低，为人们提供一个更加健康、舒适的生活以及工业环境。在“节能技术”方面的自主创新能力正迅速提升，相信在不久的将来电气自动化的节能技术的使用会越来越广泛。

参考文献

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