電氣自動化節能設計技術的分析
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摘 要：在電氣設備使用的過程中，電氣自動化技術應用的非常廣泛，能夠增強使用的效果，實現節能的目標。需要結合實際需求，對自動化技術的節能特點進行詳細分析，站在節能設計的角度，研究和分析自動化節能技術的應用。本文對電氣自動化節能設計技術進行了全面論述，提供相應的參考和借鑒。
關鍵詞：電氣自動化;節能設計技術;參考和借鑒
1 電氣自動化及節能設計簡述
在電氣信息發展領域，電氣自動化是一門新興的科學性學科，對我國的工業生產和人民群眾的日常生活起到很大的作用。電氣自動化不僅可以提高工業領域的工作效率和運作成本，還可以促進勞動生產率的提高和改善工業發展的勞動條件。近年來，隨著我國工業生產技術的提高和人們環保意識的增強，提出了“綠色工業革命”的發展理念，因而工業節能和環保成為當前經濟建設的重要目標，所以先進的自動化技術的出現為相關行業的節能減排提供了有力的保障。由此可知，未來的經濟發展狀況就是誰掌握先進的節能科技，就可以獲得掌控經濟的主導權。
2 電氣節能設計的技術應用
2.1 通過供配電系統的合理分布減少線損
線損是能耗的重要部分，線損的存在意味著一部分能源做了無用功，為此，設計人員應該通過供配電系統的合理分布來達到減少線損的目的。設計人員在方案設計時間就應考慮到變配電室、配電小間的位置，以滿足供電半徑和所選線路長度的需要;在線路選擇上應以走直線為原則，以減少導線長度。在系統整體分布上應盡量減少或者不走回頭線，以減少回在線的線損。在變壓器的位置設計上，需要盡量靠近整個建筑的負荷中心，通過減少供電距離來達到減少線損的目的。在高層建筑供配電系統布置當中，低壓配電室的位置應該布置在豎井位置，由低壓配電室提供豎井干線，以保證線路都向前送，避免出現線路返送。這種系統布局方案在高層建筑中起到了廣泛應用。
2.2 選擇技術經濟合理的配電方案
在配電系統方案設計過程中，設計人員需要詳細分析方案的技術性和經濟性，在此基礎上選擇最經濟的方案。設計人員需要對方案的整體耗能情況進行分析，在此基礎上對一些耗能的細節進行完善，以求方案的經濟性和節能性。如，對空調等季節性負荷單獨設置變壓器，將不同季節或時間段使用負荷可由同1臺變壓器負擔，以減少配電系統整體變壓器的容量。對某些季節性的負荷線路，共享不僅能節約投資，更能夠減少電阻和線損。配電系統變壓器的容量和數量需要進行詳細計算，充分考慮變壓器的初投資、負載率等因素。
2.3 選擇合適的電力電纜
在輸配電系統中，電力電纜是至關重要的部分，在電力工程中占據很大的投資成本，而且在電力線路的維護和保修中，需要大量的資金支持。在選擇電力電纜的時候，需要根據電流的密度和強度來決定電纜截面的設計，所以在電力電纜的材質選擇上很關鍵。一般而言，電力電纜的材質因其特性和使用期限的影響，鋼材和鋁材是兩種主要的材料。由于電氣系統的建設本身是一個高投資的工程，所以電力電纜的設計也要考慮成本的投入。鋼材和鋁材相比較而言，鋁電纜的成本稍微低一點，所以大多數的電氣工程選擇鋁電纜。然而，除開成本的因素外，銅電纜的安全和節能性能卻要優于鋁電纜。由于銅電纜的截面較粗，所以價格偏高。
2.4 輸電線路傳輸消耗的減小
電能在傳輸的過程中，一般情況下由于導線上存在著電阻就會產生有功功率損耗。然而，線路上的電流是不能改變的，因此，為了有效減少電能在線路上的傳輸損耗，就只有減小導線的電阻。實際上，導線的電阻是與導線的截面積成反比，而與電導、導線長度成正比的。具體來說，要有效減少導線的電阻，就應該從以下幾個方面入手：一是選用電導率較小的材質做導線，這樣可以減少電能在來回的電路上的損失;二是減小導線的長度。這可以在進行布線時，讓導線盡量走直路，避免過多的走彎路，從而減少導線的長度;三是變壓器應該盡量接近負荷中心，從而減小供電距離。四是增大導線的橫截面積。在各方面條件允許的情況下，盡量選擇橫截面積較大的導線，從而通過減小電阻減少損耗，達到節能的目的。
2.5 無功補償
在電力系統中，無功功率占有供配電設備的很大一部分容量，因此增大了線路的損耗，從而造成電網的電壓下降，也因此影響了電能質量和電網的經濟運行。而對于用戶而言，無功功率的直觀表現為功率因數偏低，而當功率因數小于0.9時，用戶就會向供電部門繳納一定比率的罰款，因此用戶用電的成本也增高，經濟效益就會下降。但是我們若選用恰當的無功補償設備的話就可以實現無功就地平衡，提高功率因數，從而實現節能減耗、提高電能質量、穩定系統電壓的目的，而且能夠提高經濟效益和社會效益。比如，在受導電抗的作用下，電機發出的交流電流和交流電壓的相位角不為零，因此電機發出的電能不能完全被用電器吸收，不能被吸收的部分則在電機和用電器之間往返變化而不會釋放出來。又因為電容器產生的是超前的無功，因此采用電容器補償可以與無功率的電能進行抵消。
2.6 使用有源濾波器
為了有效避免與電網聯結電氣設備的誤動作，就必須消除諧波，而消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。誤動作主要是由于電氣設備數量的增加，產生的諧波越來越多，又由于這些諧波電流在電網阻抗上產生的電壓與基波電壓重疊，就會引起電壓的畸變，從而造成電氣設備產生誤動作。概括起來，有源濾波器主要以下特性：具有優異的動態性能;反應快;能使功率范圍更寬大等，能使無功補償達到更好的效果。一般情況下，采用有源濾波器對產生的諧波進行過濾，在電氣設備誤操作之前就能夠將其阻止，使電氣設備的運行更加有效率，從而達到節能的目的。
3 結束語
在時代進步的過程中，各行各業的發展越來越注重能源的節約，需要在實踐的基礎上，不斷推廣相應的戰略，實現資源的節約和能源的高效利用。電氣系統的自動化也實行了節能的設計，必須將理論與實踐相互結合，不斷研發相應的節能技術，創新應用方式方法，促進節能經濟的高速發展。
參考文獻：
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