馬理想 張晶

（青海綜合能源服務(wù)有限公司，青海 西寧 810000）

現(xiàn)階段，面臨“能源緊缺、能源需求量”等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，電氣行業(yè)如何解決能源耗費(fèi)量大的問(wèn)題，需要給予高度的重視。尤其是2020 年9 月“雙碳戰(zhàn)略”的提出，能源綠色低碳轉(zhuǎn)型、加快可再生能源替代和技術(shù)更新等成為大勢(shì)所趨。而電氣自動(dòng)化工程的出現(xiàn)，一定程度上降低了電能的損耗和能源的損耗，也在提升系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)和高速運(yùn)轉(zhuǎn)等方面發(fā)揮出重要作用。面對(duì)當(dāng)前電氣自動(dòng)化工程中存在的自動(dòng)化程度不高、線路傳輸損耗高等問(wèn)題，使電氣自動(dòng)化工程中開(kāi)展節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用尤為重要。本文針對(duì)電氣自動(dòng)化工程的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了深入分析和探究，旨在為電氣自動(dòng)化工程走向可持續(xù)發(fā)展等提供重要的參考。

1 電氣自動(dòng)化工程中的問(wèn)題

1.1 自動(dòng)化程度有待提升

相對(duì)于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域還不夠成熟，電氣工程自動(dòng)化的程度不高，其主要表現(xiàn)在：電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)不能集成在一起，在整體上進(jìn)行控制方面只能單一地對(duì)某一個(gè)設(shè)備或者系統(tǒng)進(jìn)行控制。同時(shí)相關(guān)人員在對(duì)這些系統(tǒng)或者設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)主要應(yīng)用人工協(xié)調(diào)的方式。這就充分說(shuō)明當(dāng)前電氣自動(dòng)化工程面臨結(jié)構(gòu)單一、性能單一等方面的不足，如果在人工協(xié)調(diào)時(shí)出現(xiàn)人工錯(cuò)誤，也將會(huì)導(dǎo)致能源消耗較大。

1.2 線路傳輸出現(xiàn)耗損大的問(wèn)題

電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，電力電纜、變壓器、傳輸期間的無(wú)功損耗相對(duì)較大，這些損耗產(chǎn)生的主要原因與流過(guò)的導(dǎo)體電流有直接關(guān)系。并且導(dǎo)體所存在的電阻，也將會(huì)產(chǎn)生更多的損耗，針對(duì)這些問(wèn)題，我們可以采取有效的措施，在保障電網(wǎng)安全運(yùn)行基礎(chǔ)上，還能降低能源的消耗，以此達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能技術(shù)

2.1 變頻節(jié)能技術(shù)

變頻節(jié)能技術(shù)作為一種綜合性的技術(shù)，其集合了電力電子技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，涵蓋著電力系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備等多個(gè)方面的知識(shí)[1]。這種技術(shù)將工頻電流的信號(hào)頻率借助相應(yīng)的操作轉(zhuǎn)化成為其他的頻率，這一過(guò)程可以利用半導(dǎo)體元件進(jìn)行操作，頻率在轉(zhuǎn)換時(shí)就能對(duì)機(jī)電設(shè)備的能耗進(jìn)行有效控制，使電氣設(shè)備持續(xù)保持省電的狀態(tài)，保障電機(jī)處于相對(duì)穩(wěn)定的情況。同時(shí)，自動(dòng)化還能呈現(xiàn)出快速處理、減速的功能，一定程度上使能源消耗問(wèn)題得到控制。例如：利用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的精準(zhǔn)控制，保障電機(jī)能在最節(jié)能的狀態(tài)下運(yùn)行。以風(fēng)機(jī)水泵為例，結(jié)合流體力學(xué)的原理，軸功率與轉(zhuǎn)速三次方形成了正比。如果風(fēng)量在逐步地減少或者風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在降低時(shí)，功率也會(huì)隨之下降到轉(zhuǎn)速的三次方，這就能看出精確調(diào)速節(jié)電效果是十分顯著的。與此同時(shí)，對(duì)于一些變動(dòng)負(fù)載電機(jī)，在生產(chǎn)時(shí)都會(huì)按照最大需求來(lái)確定最后的容量，一般情況下設(shè)計(jì)的量與實(shí)際相比還會(huì)大出許多。而在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，輕載運(yùn)行的時(shí)間占據(jù)的比例較高，因此應(yīng)用變頻器可以一定程度上使輕載運(yùn)行工作效率得到顯著的提升，變動(dòng)負(fù)載節(jié)能潛能變大，電氣自動(dòng)化工程中使用變頻器就相當(dāng)于開(kāi)展了節(jié)能措施。

2.2 在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是指電氣自動(dòng)化工程中電力系統(tǒng)是否正常運(yùn)行、電容設(shè)施介質(zhì)的損耗等開(kāi)展有效的監(jiān)督和監(jiān)測(cè)，保障電氣自動(dòng)化能處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。這一技術(shù)類(lèi)型主要有：局部的監(jiān)測(cè)、損耗監(jiān)測(cè)[2]。局部的監(jiān)測(cè)主要是指變頻裝置之中局部放電的信號(hào)監(jiān)測(cè)，這一類(lèi)的技術(shù)包括超聲波監(jiān)測(cè)、超高頻監(jiān)測(cè)、脈沖電流監(jiān)測(cè)，借助這些技術(shù)能對(duì)節(jié)能情況、電氣自動(dòng)化運(yùn)行情況開(kāi)展實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和控制。例如：電力高頻數(shù)據(jù)碳排放智能監(jiān)測(cè)分析平臺(tái)的線上運(yùn)行，利用大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的功能、以“大數(shù)據(jù)+云計(jì)算+區(qū)塊鏈+移動(dòng)互聯(lián)”為主要技術(shù)支撐，監(jiān)測(cè)用電量和碳排放量，通過(guò)借助監(jiān)測(cè)分析的模型，了解用電量與碳排放之間的趨勢(shì)和規(guī)律，然后開(kāi)展智能在線分析和提出解決的對(duì)策。而損耗監(jiān)測(cè)主要是指電容設(shè)施介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)、電容量的監(jiān)測(cè)，為了彌補(bǔ)之前電流傳感裝置存在的不足之處，我們需要合理應(yīng)用自動(dòng)反饋零磁補(bǔ)償技術(shù)，這一裝置最大的功能就是具備深度反饋技術(shù)，能對(duì)電氣自動(dòng)化運(yùn)行的情況開(kāi)展自動(dòng)的追蹤，使電氣自動(dòng)化運(yùn)行效率得到有效的保障。

2.3 輸電線路節(jié)能技術(shù)

電氣自動(dòng)化工程中輸電線路作為主要構(gòu)成，其在輸配電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。而輸電線路在電氣自動(dòng)化工程中需要投入較高的施工成本和維護(hù)成本。因此，針對(duì)這部分，我們?cè)趹?yīng)用節(jié)能技術(shù)時(shí)需要做好綜合性的分析，在選型上做好選擇，例如：站在成本上的角度，選擇銅線或者鋁線。由于鋁線相對(duì)于銅線相比在經(jīng)濟(jì)上占有較大優(yōu)勢(shì)，并且在選擇上還應(yīng)考慮到材料的耐久性、導(dǎo)線截面積等，通過(guò)對(duì)比，還是選擇銅線線路，這樣才能獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)輸電線路主要應(yīng)用鋼芯鋁絞線，導(dǎo)電率達(dá)到53%；相比于節(jié)能導(dǎo)線，這里我們使用中強(qiáng)度的全鋁合金絞線，導(dǎo)電率相比于鋼芯絞線要高出5.5%。這一導(dǎo)線的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：電阻損耗低、傳輸?shù)娜萘看?、耐腐蝕、造價(jià)相對(duì)較低等。因此，電氣自動(dòng)化工程中可以應(yīng)用這一節(jié)能技術(shù)。

2.4 供電系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

這一技術(shù)包含三個(gè)方面的技術(shù)，主要有：變壓器中的技能技術(shù)；線路傳輸過(guò)程中的能耗控制技術(shù)；無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。其中變壓器在應(yīng)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的能源消耗，通過(guò)分析了解到負(fù)載耗損、空載損耗等成為能源浪費(fèi)嚴(yán)重的主要因素。因此，在對(duì)變壓器之中產(chǎn)生的耗損提出解決對(duì)策時(shí)，可以從以上兩個(gè)方面入手，達(dá)到節(jié)能減耗的目的。例如：變壓器的空載損耗進(jìn)行控制可以借助改變變壓器設(shè)計(jì)、制造的工藝、選擇質(zhì)量好的變壓器等措施。負(fù)載損耗進(jìn)行控制主要是改變繞組電阻、改變變壓器中的繞組電流等方式，通過(guò)選擇組織比較小的繞組變壓器，提升節(jié)能的效果。同時(shí)，對(duì)于能耗控制技術(shù)，這一技術(shù)主要是在線路傳輸中產(chǎn)生的，這一技術(shù)又可叫做降低線路的電阻損耗技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用時(shí)通過(guò)選擇合適的導(dǎo)線，即選擇電率較小的導(dǎo)線材質(zhì)，使電路上的能源損失減少。然后在對(duì)導(dǎo)線的長(zhǎng)度、導(dǎo)線的截面面積等進(jìn)行控制，使電路長(zhǎng)度在合適的范圍內(nèi)后達(dá)到能源損耗的目的。另外，無(wú)功損耗技術(shù)主要是指在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)用功率相對(duì)較高的電氣設(shè)備，借助靜電容無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)使負(fù)載電流或者無(wú)功電流等得到有效的控制，增強(qiáng)功率的同時(shí)降低電流損耗[3]。

2.5 智能微網(wǎng)技術(shù)

智能化配電網(wǎng)主要包括了多種技術(shù)成果，主要表現(xiàn)在：儲(chǔ)能技術(shù)、可再生資源發(fā)電技術(shù)、分布式發(fā)電技術(shù)、新生電氣電子技術(shù)[4]。配電網(wǎng)之中在集合更多分布式發(fā)電單元和負(fù)荷之后，形成了相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，這一系統(tǒng)能為更多的客戶群體提供用電、用熱方面的需求。微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)運(yùn)行，還能在運(yùn)行過(guò)程中與主網(wǎng)之間進(jìn)行相互脫離，這一控制的手段具有明顯的靈活性，使其在孤島的情況下還能正常地運(yùn)行，進(jìn)一步削弱電網(wǎng)對(duì)優(yōu)化潮流的限制性。

3 電氣自動(dòng)化工程中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)

電氣自動(dòng)化工程中，做好節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用工作尤為重要。在應(yīng)用節(jié)能技術(shù)時(shí)，需要遵從一定的原則和采用多種有效的方法，從而使節(jié)能技術(shù)發(fā)揮出最大的潛能，在保障電氣自動(dòng)化工程運(yùn)行成效的同時(shí)還能保障電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.1 針對(duì)電能損耗問(wèn)題提出解決對(duì)策

電網(wǎng)中開(kāi)展節(jié)能設(shè)計(jì)能對(duì)電網(wǎng)之中產(chǎn)生的較大電能進(jìn)行控制，降低消耗，保護(hù)好電網(wǎng)的正常運(yùn)行。電氣自動(dòng)化工程在運(yùn)行時(shí)通過(guò)降低電網(wǎng)之中的較大阻力有效降低電能損耗，使電網(wǎng)在傳輸過(guò)程中更加的穩(wěn)定、可靠。為了達(dá)到降低電能損耗的目的，我們需要對(duì)導(dǎo)線的選擇進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)選：（1）選擇高標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)線材料，結(jié)合電導(dǎo)率，對(duì)導(dǎo)線之中產(chǎn)生的電阻率進(jìn)行降低，保障導(dǎo)線在運(yùn)輸時(shí)更加的穩(wěn)定，提升導(dǎo)線運(yùn)輸?shù)恼w質(zhì)量。（2）導(dǎo)線在選擇時(shí)，還應(yīng)注重導(dǎo)線的質(zhì)量問(wèn)題，甄選材料，只有導(dǎo)線質(zhì)量越高，產(chǎn)生的阻力也就越小。并且，導(dǎo)線在布局或者設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行鋪設(shè)設(shè)計(jì)，主要借助直線的方式，避免導(dǎo)線出現(xiàn)纏繞。電氣自動(dòng)化工程之中開(kāi)展節(jié)能設(shè)計(jì)，可以通過(guò)優(yōu)化選擇導(dǎo)線和利用導(dǎo)線，為電能傳輸提供保障，增強(qiáng)電網(wǎng)的運(yùn)行效率。

3.2 針對(duì)無(wú)功功率問(wèn)題提出解決對(duì)策

眾所周知，配電設(shè)備之中產(chǎn)生的較大無(wú)功功率，會(huì)使電能耗損情況更為嚴(yán)重。當(dāng)出現(xiàn)這一問(wèn)題后不僅會(huì)對(duì)整個(gè)電能質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響，還會(huì)直接影響到電壓的穩(wěn)定性。對(duì)于使用者來(lái)講，無(wú)功的功率的具體表現(xiàn)為：功率低。當(dāng)出現(xiàn)功率過(guò)低的情況時(shí)，用戶則需要向相關(guān)部門(mén)繳納一定的罰款。而如果在實(shí)際應(yīng)用時(shí)選擇適合的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，能對(duì)功率的平衡提供一定的保障，使供電質(zhì)量得到顯著的提高。相關(guān)工作人員在操作時(shí)盡量對(duì)電能產(chǎn)生的損耗進(jìn)行控制，這樣才能使電氣工程得到安全運(yùn)轉(zhuǎn)。例如：導(dǎo)線在受到電阻的影響時(shí)，電機(jī)所產(chǎn)生的電能很難被變壓器進(jìn)行吸收，對(duì)于一些沒(méi)有吸收的電能也會(huì)在電流傳輸時(shí)被有效地釋放。由于無(wú)功功率發(fā)生了一定的作用，可以利用無(wú)功功率、電容器等進(jìn)行抵消[5]。借助電氣相關(guān)設(shè)備開(kāi)展無(wú)功補(bǔ)償時(shí)需要對(duì)以下方面的內(nèi)容予以重視：第一，電容器在無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)結(jié)合電壓容量、電壓負(fù)荷、自然功率等參數(shù)，明確好電容量的容量。對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償中所產(chǎn)生的諧波，應(yīng)該運(yùn)用串聯(lián)定量電抗器對(duì)諧波進(jìn)行消除。第二，利用計(jì)算公式了解參數(shù)，確定無(wú)功電流和功率參數(shù)，使投切振蕩問(wèn)題得到有效緩解。

3.3 針對(duì)變壓器問(wèn)題提出解決對(duì)策

變壓器在電氣自動(dòng)化工程中扮演著舉足輕重的作用，可以轉(zhuǎn)換功率、轉(zhuǎn)換電壓和電流。而實(shí)際運(yùn)行時(shí)，變壓器所產(chǎn)生的耗損較大，即便是空載運(yùn)行產(chǎn)生的能源消耗量也沒(méi)有減少，能源浪費(fèi)的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。因此，對(duì)于變壓器，其在開(kāi)展節(jié)能時(shí)應(yīng)該進(jìn)行有效設(shè)計(jì)。（1）選材方面，秉著節(jié)省能源的原則，應(yīng)用絕緣的材料或者銅片等。在保持變壓器的功能時(shí)還能全面落實(shí)貫徹節(jié)能、環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。（2）變壓器在制作過(guò)程中，對(duì)于電線之中的硅材料或者電柜的硅材料可以使用銅材料進(jìn)行取代，只有這樣才能在改變材質(zhì)的情況下避免空載過(guò)程產(chǎn)生的較大能源消耗[6]。

節(jié)能變壓器應(yīng)用在電氣自動(dòng)化工程中所占的比例較大。為了使變壓器的功能放大，不僅要對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)選，還應(yīng)保障接線方法的準(zhǔn)確性。利用監(jiān)測(cè)技術(shù)和反饋技術(shù)，對(duì)出現(xiàn)的空載、超載情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)。當(dāng)變壓器容量減少時(shí)，超載現(xiàn)象很容易產(chǎn)生，導(dǎo)致變壓器的運(yùn)行受到影響，降低變壓器的使用年限；當(dāng)變壓器容量加大時(shí)，空載的現(xiàn)象就會(huì)凸顯，產(chǎn)生不必要的能源浪費(fèi)。電氣自動(dòng)化工程中還需結(jié)合實(shí)際的情況，對(duì)變壓器的臺(tái)數(shù)進(jìn)行合理配置，在滿足節(jié)能保障情況時(shí)達(dá)到降耗的目的。

3.4 針對(duì)諧波問(wèn)題提出解決對(duì)策

電氣自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的較高能源消耗，將會(huì)產(chǎn)生較大的諧波問(wèn)題，當(dāng)出現(xiàn)這一問(wèn)題后，電氣設(shè)備出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象也會(huì)更加嚴(yán)重，導(dǎo)致電氣設(shè)備無(wú)法正常地運(yùn)行，電能消耗增大。并且，諧波還會(huì)引起電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)定性，當(dāng)出現(xiàn)操作失誤或者操作不當(dāng)時(shí)，電氣自動(dòng)化設(shè)備是很難穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的。諧波更會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一定的損傷，使得設(shè)備壽命降低，影響其他設(shè)備的自動(dòng)化控制。因此，電氣自動(dòng)化工程可以應(yīng)用和安裝濾波器設(shè)備，主要是因?yàn)闉V波器運(yùn)行上有明顯的優(yōu)勢(shì)、有較高的濾波效果，能有效避免出現(xiàn)的諧振問(wèn)題。而有源濾波器能產(chǎn)生較高的過(guò)濾諧波，能對(duì)諧波進(jìn)行抑制，其為之后的供電、輸電提供保障，促進(jìn)電氣自動(dòng)化工程的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

電氣自動(dòng)化、智能化已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)，而電氣自動(dòng)化工程在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要面臨能源消耗問(wèn)題。電氣自動(dòng)化工程在設(shè)計(jì)時(shí)需要做出改變，遵循“綠色環(huán)保、安全運(yùn)行”的原則，認(rèn)識(shí)到節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)對(duì)推動(dòng)電氣自動(dòng)化工程發(fā)展所帶來(lái)的重要作用。通過(guò)合理應(yīng)用電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能技術(shù)，做好電能耗損、能源耗損的工作，從而為達(dá)到“雙碳目標(biāo)”、實(shí)現(xiàn)技術(shù)更新、改變能源不足現(xiàn)狀、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一發(fā)展等提供堅(jiān)實(shí)的保障。