陳云峰

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展和信息技術(shù)的不斷完善，電力系統(tǒng)不僅逐漸的走向自動化，而且在自動化的基礎(chǔ)上還逐漸的使用節(jié)能設(shè)計技術(shù)。而節(jié)能這一主題在今后也會被更廣泛的推廣。本文就從電氣自動化入手，對電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了一番探討，提出應(yīng)從電壓等級、變壓器、無功補(bǔ)償、有源濾波器、節(jié)能金具等節(jié)能技術(shù)上下功夫，旨在促使節(jié)能技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)中發(fā)揮最好的效果，以供借鑒參考。

關(guān)鍵詞 電氣自動化；節(jié)能設(shè)計技術(shù)；變壓器；無功補(bǔ)償

引言

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(yùn)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(jì)建設(shè)的重要目標(biāo)。通過合理選擇電壓等級，優(yōu)化變配電所位置，選擇最佳供配電方案，選擇高效節(jié)能的電氣設(shè)備，提高功率因數(shù)和抑制諧波，推廣節(jié)電新技術(shù)和成果等技術(shù)措施，使電氣自動化系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能效果，促進(jìn)電能合理利用；提高電氣自動化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少電能的直接或間接損耗同時提高了電能質(zhì)量，延長設(shè)備使用壽命。

1、合理選擇電壓等級電壓

根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及用電設(shè)備等因素，合理設(shè)計供配電系統(tǒng)和選擇供電電壓等級。供電電壓越高，相同輸送容量下線路電流越小，輸電線路電能損耗就越少。采用高電壓深入負(fù)荷中心供電，避免低電壓、大容量輸電和長距離送電，可以有效降低輸電線路上的能源消耗。

2、優(yōu)化供電方案

在供出同樣負(fù)荷功率的前提下，供電半徑越小出線越多，線損越低。電源設(shè)在負(fù)荷中心，在網(wǎng)絡(luò)總電阻相等、供電容量相同的條件下，分支線越多損耗越小，而且隨分支線平方在下降，所以應(yīng)盡量避免向單側(cè)供電。

在負(fù)荷接入時，應(yīng)盡量使三相負(fù)荷平衡，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時，變壓器靈敏相上的漏電電流會導(dǎo)致變壓器有功損耗變大，同時，零線及相線上的電能損耗也會增加。

3、選擇節(jié)能電氣設(shè)備

電氣設(shè)備的損耗是配電網(wǎng)損耗的主要組成部分，主要耗能設(shè)備有變壓器、電動機(jī)和照明設(shè)備。

合理選擇變壓器容量及臺數(shù)，當(dāng)負(fù)荷為70%～75%的變壓器容量時，變壓器總損耗最??；當(dāng)負(fù)荷隨季節(jié)變化較大時，可以采用多臺變壓器，靈活投切變壓器，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要的電能損耗變供電的方式。優(yōu)先選用低損耗節(jié)能型變壓器，如S11、S13系列。對于高層建筑、地下建筑、化工等單位及對消防要求較高場所，宜采用低損耗節(jié)能型干式電力變壓器（SG10、SG11、SC6 等系列）。對電網(wǎng)電壓波動較大，為改善電能質(zhì)量，可采用有載調(diào)壓電力變壓器。

電動機(jī)應(yīng)選擇功率與負(fù)載匹配的高效節(jié)能電動機(jī)。電動機(jī)的功率選擇應(yīng)按負(fù)載的負(fù)荷力矩特性進(jìn)行，考慮1.1倍保障系數(shù)即可，過高的保障容量會大幅增加電機(jī)損耗，還會降低設(shè)備功率因數(shù)。

照明系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先采用高效節(jié)能燈具，盡可能采用利用自然光、自動照明開關(guān)、照度可調(diào)節(jié)等措施。

4、提高功率因數(shù)和抑制諧波

提高各級配電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的重要一環(huán)，提高功率因數(shù)的方法通常有：提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)、并聯(lián)靜電電容補(bǔ)償和同步電機(jī)補(bǔ)償。在使用電容器補(bǔ)償時，電容器容量的確定應(yīng)該根據(jù)具體參數(shù)，如目標(biāo)功率因數(shù)、配電電壓的容量、負(fù)荷等等，通過對這些參數(shù)的計算來確定；為了達(dá)到良好的補(bǔ)償效果，應(yīng)該采用集調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準(zhǔn)確、適應(yīng)面廣等優(yōu)點(diǎn)為一體的模糊投切方式；選擇無功功率作為投切參數(shù)物理量，以有效防止投切振蕩、無功倒送等情況的發(fā)生。此外，無功補(bǔ)償裝置最好就地安裝，實(shí)行就地補(bǔ)償，這樣才能使線路上的無功傳輸減少，達(dá)到節(jié)能的目的。

綜上所述，必須從節(jié)約能源出發(fā)，使電氣自動化盡可能少用能源，提高節(jié)能意識，推廣節(jié)能技術(shù)裝備，為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型可持續(xù)發(fā)展的和諧社會做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

陳云峰

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展和信息技術(shù)的不斷完善，電力系統(tǒng)不僅逐漸的走向自動化，而且在自動化的基礎(chǔ)上還逐漸的使用節(jié)能設(shè)計技術(shù)。而節(jié)能這一主題在今后也會被更廣泛的推廣。本文就從電氣自動化入手，對電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了一番探討，提出應(yīng)從電壓等級、變壓器、無功補(bǔ)償、有源濾波器、節(jié)能金具等節(jié)能技術(shù)上下功夫，旨在促使節(jié)能技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)中發(fā)揮最好的效果，以供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；節(jié)能設(shè)計技術(shù)；變壓器；無功補(bǔ)償

引言：

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(yùn)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(jì)建設(shè)的重要目標(biāo)。通過合理選擇電壓等級，優(yōu)化變配電所位置，選擇最佳供配電方案，選擇高效節(jié)能的電氣設(shè)備，提高功率因數(shù)和抑制諧波，推廣節(jié)電新技術(shù)和成果等技術(shù)措施，使電氣自動化系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能效果，促進(jìn)電能合理利用；提高電氣自動化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少電能的直接或間接損耗同時提高了電能質(zhì)量，延長設(shè)備使用壽命。

1、合理選擇電壓等級電壓

根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及用電設(shè)備等因素，合理設(shè)計供配電系統(tǒng)和選擇供電電壓等級。供電電壓越高，相同輸送容量下線路電流越小，輸電線路電能損耗就越少。采用高電壓深入負(fù)荷中心供電，避免低電壓、大容量輸電和長距離送電，可以有效降低輸電線路上的能源消耗。

2、優(yōu)化供電方案

在供出同樣負(fù)荷功率的前提下，供電半徑越小出線越多，線損越低。電源設(shè)在負(fù)荷中心，在網(wǎng)絡(luò)總電阻相等、供電容量相同的條件下，分支線越多損耗越小，而且隨分支線平方在下降，所以應(yīng)盡量避免向單側(cè)供電。

在負(fù)荷接入時，應(yīng)盡量使三相負(fù)荷平衡，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時，變壓器靈敏相上的漏電電流會導(dǎo)致變壓器有功損耗變大，同時，零線及相線上的電能損耗也會增加。

3、選擇節(jié)能電氣設(shè)備

電氣設(shè)備的損耗是配電網(wǎng)損耗的主要組成部分，主要耗能設(shè)備有變壓器、電動機(jī)和照明設(shè)備。

合理選擇變壓器容量及臺數(shù)，當(dāng)負(fù)荷為70%～75%的變壓器容量時，變壓器總損耗最??；當(dāng)負(fù)荷隨季節(jié)變化較大時，可以采用多臺變壓器，靈活投切變壓器，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要的電能損耗變供電的方式。優(yōu)先選用低損耗節(jié)能型變壓器，如S11、S13系列。對于高層建筑、地下建筑、化工等單位及對消防要求較高場所，宜采用低損耗節(jié)能型干式電力變壓器（SG10、SG11、SC6 等系列）。對電網(wǎng)電壓波動較大，為改善電能質(zhì)量，可采用有載調(diào)壓電力變壓器。

電動機(jī)應(yīng)選擇功率與負(fù)載匹配的高效節(jié)能電動機(jī)。電動機(jī)的功率選擇應(yīng)按負(fù)載的負(fù)荷力矩特性進(jìn)行，考慮1.1倍保障系數(shù)即可，過高的保障容量會大幅增加電機(jī)損耗，還會降低設(shè)備功率因數(shù)。

照明系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先采用高效節(jié)能燈具，盡可能采用利用自然光、自動照明開關(guān)、照度可調(diào)節(jié)等措施。

4、提高功率因數(shù)和抑制諧波

提高各級配電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的重要一環(huán)，提高功率因數(shù)的方法通常有：提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)、并聯(lián)靜電電容補(bǔ)償和同步電機(jī)補(bǔ)償。在使用電容器補(bǔ)償時，電容器容量的確定應(yīng)該根據(jù)具體參數(shù)，如目標(biāo)功率因數(shù)、配電電壓的容量、負(fù)荷等等，通過對這些參數(shù)的計算來確定；為了達(dá)到良好的補(bǔ)償效果，應(yīng)該采用集調(diào)節(jié)平滑、跟蹤準(zhǔn)確、適應(yīng)面廣等優(yōu)點(diǎn)為一體的模糊投切方式；選擇無功功率作為投切參數(shù)物理量，以有效防止投切振蕩、無功倒送等情況的發(fā)生。此外，無功補(bǔ)償裝置最好就地安裝，實(shí)行就地補(bǔ)償，這樣才能使線路上的無功傳輸減少，達(dá)到節(jié)能的目的。

理想的公用電網(wǎng)所提供的是單一電壓、固定頻率和規(guī)定的電壓幅值。諧波電流和電壓的產(chǎn)生，對公用電網(wǎng)是一種污染。諧波使得公用電網(wǎng)的元件出現(xiàn)了諧波的附加損耗，從而影響了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)大量的三次諧波流過中性線時，會導(dǎo)致線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。諧波會使公用電網(wǎng)中局部產(chǎn)生并聯(lián)和串聯(lián)諧振，進(jìn)而諧波便被放大了。而目前抑制諧波的主要方法是在諧波源四周加裝有源濾波器，使諧波就地濾除，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(bǔ)償達(dá)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(jìn)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(yùn)行更加有效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

5、合理選擇導(dǎo)線型截面及型號

我國輸配電線路導(dǎo)線截面選擇原則是采用常規(guī)經(jīng)濟(jì)電流密度，其目的是節(jié)省投資降低年運(yùn)行費(fèi)用，我國頒布的導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度、經(jīng)濟(jì)電流和導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)輸送容量已多年未變，與我國當(dāng)前輸配電線路節(jié)能降耗的要求結(jié)合問題值得商榷。為了使輸配電線路既能滿足用戶需求，又能達(dá)到節(jié)能的目的，建議新的輸配電線路設(shè)計中，采用高于規(guī)范中一個等級來選擇導(dǎo)線截面。在條件允許的情況下，采用絕緣導(dǎo)線，減少線路電能損失，降低電壓損失，例如架空成束絕緣導(dǎo)線，由于其線間距離極小，線路電抗僅為普通裸導(dǎo)線線路電抗的1/3。

6、采用節(jié)能金具

電力金具的耗能主要是由鐵磁材料中磁滯與渦流在線路運(yùn)行中產(chǎn)生相互作用造成的，它包括磁滯損耗和渦流損耗兩部分。當(dāng)電流增大時，磁滯損耗將隨磁通密度的1.6～2.0次方上升，渦流損耗則隨磁通密度的二次方上升。這二者相加構(gòu)成了金具的電磁損耗。對于線路金具能耗問題，解決措施主要有以下幾種：一是用無磁性材料替代有磁性材料制造金具。二是用隔斷磁路的方法，使金具不產(chǎn)生磁回路。

綜上所述，必須從節(jié)約能源出發(fā)，使電氣自動化盡可能少用能源，提高節(jié)能意識，推廣節(jié)能技術(shù)裝備，為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型可持續(xù)發(fā)展的和諧社會做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。