电气自动化工程中的节能设计技术浅析

陈 潜

（南昌轨道交通设计研究院有限公司， 江西 南昌 330038）

电能对于人们日常生活来说是必不可少的重要应用资源，人们对于电的依赖性极强，这对于各类电力设备来说也会造成不小的压力，随之而来的就是大量谐波现象的出现，破坏城市的电网安全，电网系统的运行出现了大量的消耗情况，难以保障整体配电输送的安全性。为此，人们开始注重电气自动化工程中的节能设计技术探索，目的就是能够有效降低相关事故问题，强化电能传输的安全性与稳定性，并实现最终的节能环保理念。

在对电气自动化工程展开节能设计技术应用时，必须要始终贯彻安全第一的基础前提，不论是想要实现节能降耗的目的，还是想要有效提高整体电气设备的使用效率，都必须要遵循最为基础的安全性原则，这样才会促使电气工程及相关建设企业获取更为优质良好的运营保障。

从更为长远的角度来分析，电气自动化工程的节能设计也是对生态环境的一种保护，因此电气自动化系统须要注重环保基础，尽可能地采用一些低能耗的方法来实现最终的节能效果。

在电气自动化工程节能设计过程中，需要优先重视对负荷系数展开合理性的设计，这样能够更为有效地提升设备的整体利用效率和负荷运行效率，而且要在能够满足电气工程自动化运行需求的基础上，展开相关安全设计，设计人员需要提出多种设计方案，应在多种设计方案当中选择一种最为合理的设计方案进行实际运用，这样能够保障技术与电气自动化系统的匹配程度，更好地保障整体的运行质量和效率，并最终实现节能环保的目的。

有效节约资源并保护环境是当前我国长久建设发展的主要战略方针，而针对电气自动化工程而言，其中有关节能设计技术的应用也在近年来的发展下备受人们关注。以我国某地区的供电系统节能设计技术应用环节为例，为提高当地区域的输电配电效率的同时，更要重视当地电能损耗问题，并基于电气自动化工程，有效展开各项节能设计。

在电气自动化系统运行过程中，无功功率占据着共配电设备绝大比例，这就增大了线路之中的消耗情况，造成电网电压的极具降低，引发大幅度的电能质量与电网经济运行效益损耗，为了更有效地对无功进行平衡，并降低损耗情况，可以更科学化地选择无功补偿设备。

无功补偿设备的应用和运行要求包含诸多条件；其一，在应用电容补偿过程中，电容器的容量必须要精确到具体的参数设置，如果目标功率在因数、配电电压容量、负荷等方面计算模糊，将会造成消耗加重；其二，想要实现更为优质的补偿效果，就必须要应用及调节平滑跟踪，精确适应面更为广泛的模糊头切方法，补偿电容组当中电容器所分担的消耗能量，从而达到更为优质的补偿效果。

在选择优质的补偿方法后，应针对无功率作为主要的头切参数以及物理量，这样可以防止头切震荡和无功倒送等状况的出现，而且无功补偿装置最好要及时就地安装，并实行立即补偿，这样才会更好促使线路上的无功传输降低，从而实现节能的最终效果。

电力系统需要将电能源源不断地发送到电站用户中，在整体发电过程中，需要经过4～5 级的变压器，才能够输送到低压用电设备当中。虽然变压器本身具有较高效率，但随着数量不断增多，容量整体较大，在耗能方面也较高。根据现有电站变压器的数量、容量以及各项参数型号，将变压器的运行方式进行适当调整，以此来节约对于电能方面的消耗，在具体的调整方式上主要分为以下两种：

1）要注重变压器型号的选择，在展开电网升级改造之前，整体电站运行中的变压器产品大多是过去所生产的，这些产品在材质上相比于当前时代发展而言较低，整体结构过于落后，可能会引发大量的电能消耗。因此，在电气自动化工程中展开电网改造时，需要针对变压器的型号进行适度筛选，要选择与当前发展相符合的变压器。

2）要有效确定整体变压器的运行方式，要应用综合功率损耗的计算方法进行计算。比如，在某变电站中共有两台SCB9/6.3 kV 干式变压器，那么整体参数值就如表1 所示。

以变压器的空载和负载状态下的参数值做比较：

1）变压器空载状态下电源侧励磁功率：

2）变压器额定负载状态下所消耗的漏磁功率：

因此，需要深入分析变压器的各项环节参数，根据不同参数对比，具体针对某一环节进行精细化的节能设计。

为了可以更为有效地避免和电网联联结电气设备之间所产生的错误动作情况，就必须要尽可能地减少或消除谐波，想要有效消除谐波，最为直接且时效性的方法，就是要采用源滤波器，所谓的错误动作整体产生的原因是因为电气设备数量的不断增加，所造成的谐波情况越来越多，这些谐波电流在电网阻抗上所引发的电压和激波电压发生了重叠现象，就会引起电压的变形。而电压变形情况加重，就会造成电气设备产生更多的错误动作，所以想要在电气自动化工程中实现节能设计，就必须要应用有源滤波器。

有源滤波器在整体特性上，具备着较为优良的动态性能，较快的反应速度，而且整体的运行功率范围更为宽广，可以有效促使无功率补偿达到更为优异的状态。在常规情况下，有效应用源滤波器，对于所引发的谐波情况可以实现过滤处理，而且对谐波波现象可以有效在电气设备失误操作之前将这种情况进行有效抑制，并促使电气设备的运行效率更为顺畅，这样就会实现最终的节能效果。

在电气自动化工程当中，有效降低电能传输消耗也是实现节能的重要方式。一般来说，电路线路上势必会形成电阻，所以只要有电流通过线路时就会产生有功功率，进行大范围的消耗，面对此类形式的能量缺失，必须要按照其消耗机理展开综合性的设计。

考虑到线路上的电流是不会被改变的，所以就必须要在线路电阻上进行规划设计。简单来说，要在不影响线路正常传输的情况下，有效降低小线路上的电阻，这样才能够实现最终的节能目的。

了解到线路电阻有关的是线路本身的电导、线路截面以及线路的长度。相应的节能方法可以大致划分为三个类型：选择电导率较小的金属材质，作为线路中的主要输电导线；最大可能去降低线路中的长度，避免电力在传输过程当中出现走弯路的情况；合理扩大导线截面的总体面积。

针对那些没有安装无功率补偿装置的供电系统来说，在供电系统当中所做的有功功率和无功功率的比值可以称之为自然功率因素，想要提升自然功率因素就需要依靠一定的科学方法，而这种方法包含着两个方面：增大有功功率和减少无功功率。

按照常规来说，电器设备的种类可以划分为电感设备、电容设备以及直流设备，但是不管是哪一种设备，无功功率的引发都是不可规避的存在，所以我们能够通过系统自身所具备的超前无功来尽可能地抵消运行过程中所产生的无功，这样就能够有效提升自然功率因素。

在整体应用方法上，可有效促使功率因素得以提高，并且电动机的功率效果也会相应提高，而还有一种方法是通过安装电容器的方式来对其内部的无功功率进行补偿，这样也会达到提升自然功率因素的目的。

在新时期的发展下，各个行业都注节能环保理念，而针对电器自动化设计来说，有效实现节能设计是整体计的基本原则之一。因此，在具体的工程建设实践过程中，专业的设计人员必须要参考电气设备的真实情况，对电气自动化工程中的节能设计技术进行深入了解并进行运用，以此有效达到对于电气自动化工程的节能效果。