張 聰，苗 堃，劉藝諒

（中國能源建設集團國際工程有限公司，北京 100022）

當前，在世界經(jīng)濟現(xiàn)代化進程中，科學技術(shù)和經(jīng)濟的總體發(fā)展處于增長的趨勢。電氣自動化工程是一門相對較新的電子信息學科和技術(shù)，雖然它發(fā)展的時間與其他學科技術(shù)相比較短，但是在我國，電氣自動化工程已經(jīng)影響到工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活，并且其發(fā)揮的作用越來越大。由實踐可以看出，在當前的全球危機中，電氣自動化的有效實施，不僅可以調(diào)整和改善現(xiàn)有條件，而且可以從根本上提高工作效率和質(zhì)量，保證員工安全，降低企業(yè)經(jīng)營成本?，F(xiàn)階段，在全球開展綠色能源革命的大趨勢下，發(fā)展生態(tài)能源工程、降低低碳排放水平，成為電廠運營中需要認真考慮的問題。因此，在實踐中，電氣自動化節(jié)能設計已成為解決電廠能耗問題的主要手段，并在該領域得到一定的推廣以及發(fā)展。

1 電氣自動化節(jié)能設計概述

電氣自動化既是一門新技術(shù)，也是一門新興學科，具有重要的生產(chǎn)和生活價值。它不僅能提高工作效率，而且對降低勞動力成本、改善勞動條件起到了關鍵的作用。電氣自動化涉及面廣?？偟膩碚f，這項技術(shù)確保設備發(fā)揮出更高的效率。近年來人類面臨的最大挑戰(zhàn)是因經(jīng)濟快速發(fā)展而造成的資源枯竭和環(huán)境破壞，隨著節(jié)能環(huán)保理念深入人心，我國經(jīng)濟建設的重心逐漸向節(jié)能減排的方向發(fā)展。在電氣自動化技術(shù)中應用節(jié)能技術(shù)，可以適當?shù)貙崿F(xiàn)節(jié)能減排，保證綠色生產(chǎn)。因此，電力自動化的節(jié)能問題已成為企業(yè)和部門研究的課題。在自動化過程中，實現(xiàn)節(jié)能減排是符合經(jīng)濟發(fā)展趨勢的。隨著我國裝機容量不斷增長，控制電廠能耗不僅是響應節(jié)能減排的形勢要求，也是降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益的重中之重。因此，電氣自動化技術(shù)作為一種有效的節(jié)能技術(shù)手段，具有重要的社會生產(chǎn)價值。

2 電氣自動化節(jié)能設計對電廠的必要性

2.1 降低運營成本

電廠設備的技術(shù)可行性和技術(shù)可靠性要求都在其自動能效設計中進行了詳細地驗證和深入地研究。同時由于電氣自動化工程本身具有成本效益，為避免因引入節(jié)能設計反而帶來成本的過度增加，在節(jié)能設計中要重視相應的經(jīng)濟效益和對正常生產(chǎn)安排的影響，為了節(jié)約能源，盲目停止正常工作是不可取的，但也不能因此影響到員工的日常工作和生活。在進行電氣自動化工程節(jié)能理念和方案的設計以及實施時，應以電廠經(jīng)驗為依據(jù)，將其應用于廠區(qū)生產(chǎn)的各個階段，無論是進行設備升級還是對其進行改造從而提高效率的階段，這都十分重要。同時，投資概算必須科學合理，并以具有成本效益的方式實施一系列節(jié)能措施，使節(jié)能設計發(fā)揮作用。

2.2 安全綠色生產(chǎn)

2.2.1 安全問題

雖然節(jié)能設計對核電站運行的整體發(fā)展非常重要，但在實踐中也存在一些難以克服的安全問題。安全和質(zhì)量問題一直是一個重要組成部分和一個需要考慮的重要因素。在實踐中，要提高安全管理的質(zhì)量和水平，確保節(jié)能理念和相關技術(shù)在電力自動化中的合理、科學應用，有效應用于系統(tǒng)內(nèi)各個環(huán)節(jié)。一般來說，無論節(jié)能設計有多好，如果它超出了安全可控的范圍，不能為安全提供有效的保護，那么最終的結(jié)局就是被淘汰。

2.2.2 綠色生產(chǎn)

目前，一項融合能源設計理念和相關技術(shù)的電力自動化項目正在實施，其主要目標是節(jié)能減排。同時，加大資源綜合利用，盡量避免浪費，使企業(yè)有效提高經(jīng)濟效益，根據(jù)自身的環(huán)境特點，到達綠色生產(chǎn)的目標，此外，要知道有效的節(jié)能設計與低碳經(jīng)濟是密不可分的，因此相關人員將節(jié)能設計理念和技術(shù)應用于電氣自動化工程化時，要有選擇性地選擇相關設備和材料。在實踐中，還要保證設備和材料本身的安全性、先進性和可靠性。同時，必須及時有效地處理一些舊設備或舊電纜，從而在最大限度上降低環(huán)境污染危害。

2.3 可持續(xù)性

在一個可持續(xù)發(fā)展勢頭如此強勁的社會，應該考慮電氣設備的節(jié)能理念，實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，從而減少污染物的產(chǎn)生和排放，合理使用能源。

3 電廠工作中的電氣節(jié)能設計

3.1 科學配比電廠變壓器負荷率

在電氣自動化工程設計中，必須充分考慮電氣設備運行的負荷系數(shù)。特別是對電廠的一些特殊設備，應根據(jù)其運行情況調(diào)整選型和負荷率，以保證設計更符合節(jié)能要求。比如廠用變壓器的節(jié)能設計，應選擇高導磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片制造的低損耗節(jié)能變壓器，在節(jié)能和運行成本方面具有明顯的優(yōu)勢。廠用變壓器運行時，應優(yōu)先考慮備用電源中心的接線。變壓器正常運行為備用，每個負載為50%，變壓器的銅消耗量與負載系數(shù)成正比。廠用變壓器損耗占總負荷的25%。節(jié)能效果顯著。只有科學合理的荷載系數(shù)設計，才能有效地提高電氣設備的運行能力和效率。

3.2 優(yōu)化供配電設計

在電廠配電系統(tǒng)自動節(jié)能設計中，保證電廠系統(tǒng)的正常運行是十分必要的。因此，在進行配電系統(tǒng)的設計時應充分考慮電氣設備的負荷、可靠性和安全性。為了確保電氣設備的安全運行，還應提供進一步的保障，必須充分考慮配電系統(tǒng)所需的電力設備，特別是在當前城市化進程加快的情況下。增加社會用電需求，合理用電，提高經(jīng)濟效益和社會效益。供配電設計的節(jié)能優(yōu)化首先要根據(jù)電廠實際運行情況確定變壓器容量，避免容量錯配造成效能錯配，又要合理控制電壓偏差。這就要求電廠一方面切實研究自身供配電需求，統(tǒng)籌考慮變壓器容量和類型，一方面需要利用科學合理的手段調(diào)節(jié)和控制電壓差。如果對應供電設施應用時間較短或次數(shù)不多、供電輸出點距離較遠，電廠的節(jié)能設計還要統(tǒng)籌考慮輸送線路的因素，做到真正的節(jié)能降耗。

3.3 提高廠用電系統(tǒng)運行效率

在電氣自動化工程的節(jié)能設計中，應根據(jù)實際情況做出相應的工藝操作安排，充分發(fā)揮節(jié)能設計技術(shù)的作用和價值。

（1）在實踐中，必須采取科學合理的措施來改進操作，如制度在實踐中可以提高用戶的自負載率。為確保完全滿足此過程中的工藝要求，請盡量不要使用太多的電動機。這不僅可以提高電氣設備本身在運行過程中的效率和質(zhì)量，而且有助于實現(xiàn)節(jié)能的最終目標。變頻調(diào)速是用來自動控制發(fā)動機的，其原理是在充電條件下，電動機相對較小，可以自行獲得相對功率因數(shù)。在此過程中，這些實施基本處于無功補償狀態(tài)，主要是因為它們實際上降低了電器設備本身的無功功率，從而達到提高功率因數(shù)的根本目的。這種方法在買方使用時不會增加生產(chǎn)過程中的工業(yè)投資，并且還可以取得很好的經(jīng)濟效益。（2）通過手動方式可以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，即采用人工補償?shù)姆绞竭M行運行。在實踐過程中，不難發(fā)現(xiàn)，提高自然功率因數(shù)的措施在大多數(shù)情況下都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)對用電的總體需求。因此，為了滿足這一需求，實現(xiàn)這一目標，在實踐中，有必要安裝一個與其總和相對應的補償裝置。一般來說，常用的補償方式有集中補償和單獨局部補償。在實際應用中，應根據(jù)實際情況選擇科學合理的補償方式，以達到降低無功傳輸?shù)母灸康摹?/p>

3.4 無功補償應用

（1）由于線路自身消耗使得系統(tǒng)運行中的能耗不可避免，再加上線路和回路的電能損耗，進而導致了電壓的下降。要想實現(xiàn)節(jié)能，只能通過無功補償?shù)姆绞絹磉M行補充。在不使用電子自動化設備的情況下，會選擇無功補償?shù)脑O備。當然，這個選擇是有一定要求的，如保證目標功率因數(shù)、電壓、容量都滿足設備運行要求。將原有的補償方法改為模糊切割法，此種方法具有節(jié)點平滑和跟蹤的功能。這種形式的能源消耗補償已被證明優(yōu)于以往的比例分配方式。并且以無功能量作為變化參數(shù)的物理量，可以防止無功能量反向輸送和變化振蕩的發(fā)生，減少無功能量的輸送，發(fā)揮地方補償和節(jié)能的效果。

（2）由于電廠設備無功功率容量大，系統(tǒng)的線損也相應增加，嚴重影響了電能質(zhì)量。因此，為了獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益，必須要通過無功補償來降低送出線損，實現(xiàn)線路中的功率平衡。在具體操作中，應注意以下幾點。首先，在使用電容器進行無功補償?shù)倪^程中，電容器的容量應根據(jù)具體指標和相關參數(shù)來進行確定，其中相關參數(shù)包括電壓分配容量、目標功率等。第二，要達到無功補償?shù)淖罴研Ч?，往往需要模糊移位的手段來實現(xiàn)，利用好模糊投切的優(yōu)點，如精確跟蹤和平衡調(diào)整等，這樣可以在無功補償中充分地發(fā)揮出作用。第三，為了避免了無功功率反向傳輸?shù)那闆r，需要定義模糊變化參數(shù)，一般參數(shù)為無功功率值。

4 結(jié)束語

電廠的電氣自動化節(jié)能設計既符合國家倡導節(jié)能減排、綠色能源的社會需要，又符合電廠增效降耗、提高效益的經(jīng)濟需要，是需要長時間研究的系統(tǒng)工程。在電廠電氣自動化的設計與實現(xiàn)中，需要堅持安全可靠性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟可行性的統(tǒng)一。因此，相應的技術(shù)應用必須高度重視電廠運行的具體實際情況，如理想的變壓器選型，統(tǒng)籌全廠功耗配比，提高系統(tǒng)綜合功率，使用合適的電線電纜，減少無功損耗等，這些在電廠電氣自動化節(jié)能設計和節(jié)能改造中都應綜合評估。