電氣自動(dòng)化設計論文
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電氣自動(dòng)化設計論文
由于電氣自動(dòng)化系統而言，必須保證供電的可靠、安全，并且還要為使用此電力系統的工程或是建筑帶來(lái)良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。而且由于城市電網(wǎng)的不斷擴大，電力也不斷增容，因此就使用的很多的整流器、變頻器等，而這樣也使大量的諧波產(chǎn)生，從而危害了電網(wǎng)。因此，為了消除諧波與從節能的方向考慮，電氣自動(dòng)化就主要從電力濾波器、無(wú)功補償、變壓器等技術(shù)著(zhù)手，對電氣自動(dòng)化的節能設計技術(shù)進(jìn)行研究。
1.電氣自動(dòng)化及節能設計概述
電氣自動(dòng)化是電氣信息領(lǐng)域的一門(mén)新興學(xué)科，它和人們的日常生活及工業(yè)生產(chǎn)有著(zhù)密切聯(lián)系。它在提高工作效率、運行成本、勞動(dòng)生產(chǎn)率以及改善勞動(dòng)條件等方面起著(zhù)重要的作用。近年來(lái)，隨著(zhù)“綠色工業(yè)革命”的興起 ，節能成為當前經(jīng)濟建設的重要目標。
可以說(shuō)，先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)正是推動(dòng)各行業(yè)節能減排的有效武器。未來(lái)全球經(jīng)濟發(fā)展的趨勢是誰(shuí)率先掌握節能的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主導權，誰(shuí)將主導未來(lái)的全球經(jīng)濟。對于電氣自動(dòng)化系統來(lái)說(shuō)，由于城市電網(wǎng)的不斷擴大，電力也不斷增容，因此會(huì )使用很多的變頻器、整流器等，而這樣會(huì )造成大量的諧波產(chǎn)生，從而危害到電網(wǎng)。
由此，為了消除諧波，從節能的方向考慮，電氣自動(dòng)化應主要從變壓器、無(wú)功補償、有源濾波器等技術(shù)上下功夫，可以利用減少電路的傳輸損耗、優(yōu)選變壓器、補償無(wú)功、使用有源濾波器等方法來(lái)使電氣系統在運行的過(guò)程中達到節能的目的。也只有這樣，才能使電氣自動(dòng)化系統使用時(shí)達到節能的效果。
2.電氣自動(dòng)化的節能設計技術(shù)
2.1電氣工程的設計
在電力工程中，要達到節能的目的首先要做的就是做好電氣工程的安裝、設備等的設計。只有在第一步都做好了才能保證整個(gè)工程其后的設計與完成后使用時(shí)達到節能的作用。
①優(yōu)化配電設計。
電力系統就是要為安裝這個(gè)電氣系統的工程中需要用電的設備提供一個(gè)必要的動(dòng)力。因此，在整個(gè)配電設計的過(guò)程中首先就要考慮到電力系統的適用性。對于適用性而言，應該滿(mǎn)足用電設備對負荷容量與供電設備等可靠性的要求，還應該保證電氣設備對控制方式的要求等。在配電的過(guò)程中，除了要滿(mǎn)足用電設備與電氣設備的要求之外，還要保證電力系統高效、穩定、易控、靈活、可靠等。
在配電設計的過(guò)程中其次要考慮到的就是電力系統的安全性。而對于電氣系統的安全性而言，首先就必須保證導線(xiàn)的絕緣性良好，然后在進(jìn)行走線(xiàn)的時(shí)候應該保證各導線(xiàn)之間的絕緣距離。另外還要保證導線(xiàn)的負荷能力、熱穩定和動(dòng)態(tài)穩定的裕度，以確保在電氣系統運行的過(guò)程中用電設備與配電設備的安全。除此之外，還要做好電氣系統的防雷與接地。
②提高電氣系統的運行效率。
在電氣系統中最好選用節能設備，從設備的選擇就開(kāi)始為電氣系統的節能打下基礎。另外，我們可以利用均衡負荷、補償無(wú)功、減少電路損耗等方法來(lái)使得電氣系統在運行的過(guò)程中達到節能的目的。比如，在進(jìn)行配電設計時(shí)可以合理的調整負荷以及選取合理的設計系數。在電氣系統的安裝或是運行過(guò)程中采用這些方法能夠提高電源的綜合利用率與設備的運行效率，從而間接或直接減少電能的損耗。
2.2電氣系統中的節能技術(shù)
①降低電能的傳輸消耗。
電能傳輸時(shí)，因為導線(xiàn)有電阻從而會(huì )產(chǎn)生有功功率的消耗。但是線(xiàn)路上的電流是不變的，所以，為了降低電能在線(xiàn)路上的傳輸消耗，只能降低導線(xiàn)的電阻。事實(shí)上，導線(xiàn)的電阻和導線(xiàn)的截面積之間的關(guān)系是成反比關(guān)系，而和電導、導線(xiàn)長(cháng)度成之間成正比關(guān)系。即要想降低導線(xiàn)的電阻，就必須從如下幾方面著(zhù)手：首先，選擇電導率比較小的材質(zhì)當作導線(xiàn)，從而降低電能在電路上的消耗;其次，縮短導線(xiàn)的長(cháng)度。
從而在布線(xiàn)的時(shí)候，讓導線(xiàn)盡可能走直路，以免過(guò)走的彎路太多，以縮短導線(xiàn)的長(cháng)度;最后，變壓器盡可能接近負荷中心，以縮短供電的距離。其四，加大導線(xiàn)的橫截面積。所選擇的導線(xiàn)的橫截面積盡可能大一些，利用降低電阻減少消耗，實(shí)現節能的目標。
②選取變壓器。
在設計過(guò)程中對于變壓器的選擇，必須滿(mǎn)足如下幾方面的'要求：第一，應當選擇節能型的變壓器，從而降低變壓器的有功功率的消耗;第二，為了使得通過(guò)的三相電的電流維持平衡，應當降低變壓器自身的消耗，最好采取一定的措施比如三相四線(xiàn)制的供電方式、單相自動(dòng)補償設備、將單相用電設備分別接在三相電源上等方式從而減少負荷不平衡。
③無(wú)功補償。
在電力系統中，無(wú)功功率占有供配電設備的很大一部分容量，因此增大了線(xiàn)路的損耗，從而造成電網(wǎng)的電壓下降，也因此影響了電能質(zhì)量和電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。而對于用戶(hù)而言，無(wú)功功率的直觀(guān)表現為功率因數偏低，而當功率因數小于0.9時(shí)，用戶(hù)就會(huì )向供電部門(mén)繳納一定比率的罰款，因此用戶(hù)用電的成本也增高，經(jīng)濟效益就會(huì )下降。但是我們若選用恰當的無(wú)功補償設備的話(huà)就可以實(shí)現無(wú)功就地平衡，提高功率因數，從而事項節能減耗、提高電能質(zhì)量、穩定系統電壓的目的，而且能夠提高經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
比如，在受導電抗的作用下，電機發(fā)出的交流電流和交流電壓的相位角不為零，因此電機發(fā)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(huì )釋放出來(lái)。又因為電容器產(chǎn)生的是超前的無(wú)功，因此采用電容器補償可以與無(wú)功率的電能進(jìn)行抵消，即Q=QL-QC。
在采用無(wú)功補償設備對電力系統進(jìn)行無(wú)功補償時(shí)，對于無(wú)功補償設備的要求有以下幾點(diǎn)：
1)在使用電容器補償時(shí)，電容器容量的確定應該根據配電電壓的容量、負荷、三相電壓的平衡度、自然功率因素、目標功率因數等參數經(jīng)過(guò)計算來(lái)確定。而若是在補償處產(chǎn)生了諧波的話(huà)就要串聯(lián)一定量得電抗器，濾除線(xiàn)路上的諧波。
2)為了有效的防止投切振蕩、過(guò)補償和無(wú)功倒送，在電容器的功率參數、無(wú)功電流、無(wú)功功率這些投切物理量中最好選擇無(wú)功功率作為投切參數物理量。
3)在很早以前的補償電容組中電容器的分擔方式和投切開(kāi)關(guān)的方式普遍采用等容量分組和循環(huán)投切;后來(lái)又采用了按比例分配、按編碼配置、投切開(kāi)關(guān)按級投切。但是這些方式都不能達到我們想要的補償效果。
因此，現在所采用的是模糊投切，其適應面廣、調節平滑、跟蹤準確而且效果很好。在使用過(guò)程中，低壓的時(shí)候投切開(kāi)關(guān)則選擇投切復合開(kāi)關(guān)，而高壓補償柜中選真空接觸器。
④使用有源濾波器。
為了有效避免與電網(wǎng)聯(lián)結電氣設備的誤動(dòng)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(dòng)作主要是由于電氣設備數量的增加，產(chǎn)生的諧波越來(lái)越多，又由于這些諧波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生的電壓與基波電壓重疊，就會(huì )引起電壓的畸變，從而造成電氣設備產(chǎn)生誤動(dòng)作。
概括起來(lái)，有源濾波器主要以下特性：具有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能;反應快;能使功率范圍更寬大等，能使無(wú)功補償達到更好的效果。一般情況下，采用有源濾波器對產(chǎn)生的諧波進(jìn)行過(guò)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(yǔ)
總之，現今國家強烈要求發(fā)展“節能經(jīng)濟”的大好形勢，有志于發(fā)展“節能經(jīng)濟”與“節能經(jīng)濟”的中國“工業(yè)自動(dòng)化”的企業(yè)與單位，應當堅持“節能”理念。國家也已經(jīng)注意制定發(fā)展“節能經(jīng)濟”的戰略，制定優(yōu)惠發(fā)展“節能經(jīng)濟”企業(yè)的政策，并積極支持“節能經(jīng)濟”的研發(fā)。
同時(shí)，也應看到，我國在“節能技術(shù)”領(lǐng)域里的自主創(chuàng )新能力正在快速提高，新的更有效的“節能技術(shù)”正在國家的大力支持下研發(fā)出來(lái)，并被產(chǎn)業(yè)化應用。中國電氣自動(dòng)化的企業(yè)與單位，應當奮發(fā)圖強迎接挑戰，使電氣自動(dòng)化技術(shù)及其產(chǎn)品為“節能經(jīng)濟”發(fā)展戰略增輝!
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