电厂设备电气自动化的节能设计技术分析

张 聪，苗 堃，刘艺谅

（中国能源建设集团国际工程有限公司，北京 100022）

当前，在世界经济现代化进程中，科学技术和经济的总体发展处于增长的趋势。电气自动化工程是一门相对较新的电子信息学科和技术，虽然它发展的时间与其他学科技术相比较短，但是在我国，电气自动化工程已经影响到工业生产和人们的日常生活，并且其发挥的作用越来越大。由实践可以看出，在当前的全球危机中，电气自动化的有效实施，不仅可以调整和改善现有条件，而且可以从根本上提高工作效率和质量，保证员工安全，降低企业经营成本。现阶段，在全球开展绿色能源革命的大趋势下，发展生态能源工程、降低低碳排放水平，成为电厂运营中需要认真考虑的问题。因此，在实践中，电气自动化节能设计已成为解决电厂能耗问题的主要手段，并在该领域得到一定的推广以及发展。

1 电气自动化节能设计概述

电气自动化既是一门新技术，也是一门新兴学科，具有重要的生产和生活价值。它不仅能提高工作效率，而且对降低劳动力成本、改善劳动条件起到了关键的作用。电气自动化涉及面广。总的来说，这项技术确保设备发挥出更高的效率。近年来人类面临的最大挑战是因经济快速发展而造成的资源枯竭和环境破坏，随着节能环保理念深入人心，我国经济建设的重心逐渐向节能减排的方向发展。在电气自动化技术中应用节能技术，可以适当地实现节能减排，保证绿色生产。因此，电力自动化的节能问题已成为企业和部门研究的课题。在自动化过程中，实现节能减排是符合经济发展趋势的。随着我国装机容量不断增长，控制电厂能耗不仅是响应节能减排的形势要求，也是降低生产成本，提高经济效益的重中之重。因此，电气自动化技术作为一种有效的节能技术手段，具有重要的社会生产价值。

2 电气自动化节能设计对电厂的必要性

2.1 降低运营成本

电厂设备的技术可行性和技术可靠性要求都在其自动能效设计中进行了详细地验证和深入地研究。同时由于电气自动化工程本身具有成本效益，为避免因引入节能设计反而带来成本的过度增加，在节能设计中要重视相应的经济效益和对正常生产安排的影响，为了节约能源，盲目停止正常工作是不可取的，但也不能因此影响到员工的日常工作和生活。在进行电气自动化工程节能理念和方案的设计以及实施时，应以电厂经验为依据，将其应用于厂区生产的各个阶段，无论是进行设备升级还是对其进行改造从而提高效率的阶段，这都十分重要。同时，投资概算必须科学合理，并以具有成本效益的方式实施一系列节能措施，使节能设计发挥作用。

2.2 安全绿色生产

2.2.1 安全问题

虽然节能设计对核电站运行的整体发展非常重要，但在实践中也存在一些难以克服的安全问题。安全和质量问题一直是一个重要组成部分和一个需要考虑的重要因素。在实践中，要提高安全管理的质量和水平，确保节能理念和相关技术在电力自动化中的合理、科学应用，有效应用于系统内各个环节。一般来说，无论节能设计有多好，如果它超出了安全可控的范围，不能为安全提供有效的保护，那么最终的结局就是被淘汰。

2.2.2 绿色生产

目前，一项融合能源设计理念和相关技术的电力自动化项目正在实施，其主要目标是节能减排。同时，加大资源综合利用，尽量避免浪费，使企业有效提高经济效益，根据自身的环境特点，到达绿色生产的目标，此外，要知道有效的节能设计与低碳经济是密不可分的，因此相关人员将节能设计理念和技术应用于电气自动化工程化时，要有选择性地选择相关设备和材料。在实践中，还要保证设备和材料本身的安全性、先进性和可靠性。同时，必须及时有效地处理一些旧设备或旧电缆，从而在最大限度上降低环境污染危害。

2.3 可持续性

在一个可持续发展势头如此强劲的社会，应该考虑电气设备的节能理念，实现可持续性发展，从而减少污染物的产生和排放，合理使用能源。

3 电厂工作中的电气节能设计

3.1 科学配比电厂变压器负荷率

在电气自动化工程设计中，必须充分考虑电气设备运行的负荷系数。特别是对电厂的一些特殊设备，应根据其运行情况调整选型和负荷率，以保证设计更符合节能要求。比如厂用变压器的节能设计，应选择高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片制造的低损耗节能变压器，在节能和运行成本方面具有明显的优势。厂用变压器运行时，应优先考虑备用电源中心的接线。变压器正常运行为备用，每个负载为50%，变压器的铜消耗量与负载系数成正比。厂用变压器损耗占总负荷的25%。节能效果显著。只有科学合理的荷载系数设计，才能有效地提高电气设备的运行能力和效率。

3.2 优化供配电设计

在电厂配电系统自动节能设计中，保证电厂系统的正常运行是十分必要的。因此，在进行配电系统的设计时应充分考虑电气设备的负荷、可靠性和安全性。为了确保电气设备的安全运行，还应提供进一步的保障，必须充分考虑配电系统所需的电力设备，特别是在当前城市化进程加快的情况下。增加社会用电需求，合理用电，提高经济效益和社会效益。供配电设计的节能优化首先要根据电厂实际运行情况确定变压器容量，避免容量错配造成效能错配，又要合理控制电压偏差。这就要求电厂一方面切实研究自身供配电需求，统筹考虑变压器容量和类型，一方面需要利用科学合理的手段调节和控制电压差。如果对应供电设施应用时间较短或次数不多、供电输出点距离较远，电厂的节能设计还要统筹考虑输送线路的因素，做到真正的节能降耗。

3.3 提高厂用电系统运行效率

在电气自动化工程的节能设计中，应根据实际情况做出相应的工艺操作安排，充分发挥节能设计技术的作用和价值。

（1）在实践中，必须采取科学合理的措施来改进操作，如制度在实践中可以提高用户的自负载率。为确保完全满足此过程中的工艺要求，请尽量不要使用太多的电动机。这不仅可以提高电气设备本身在运行过程中的效率和质量，而且有助于实现节能的最终目标。变频调速是用来自动控制发动机的，其原理是在充电条件下，电动机相对较小，可以自行获得相对功率因数。在此过程中，这些实施基本处于无功补偿状态，主要是因为它们实际上降低了电器设备本身的无功功率，从而达到提高功率因数的根本目的。这种方法在买方使用时不会增加生产过程中的工业投资，并且还可以取得很好的经济效益。（2）通过手动方式可以提高系统的功率因数，即采用人工补偿的方式进行运行。在实践过程中，不难发现，提高自然功率因数的措施在大多数情况下都不能满足工业生产对用电的总体需求。因此，为了满足这一需求，实现这一目标，在实践中，有必要安装一个与其总和相对应的补偿装置。一般来说，常用的补偿方式有集中补偿和单独局部补偿。在实际应用中，应根据实际情况选择科学合理的补偿方式，以达到降低无功传输的根本目的。

3.4 无功补偿应用

（1）由于线路自身消耗使得系统运行中的能耗不可避免，再加上线路和回路的电能损耗，进而导致了电压的下降。要想实现节能，只能通过无功补偿的方式来进行补充。在不使用电子自动化设备的情况下，会选择无功补偿的设备。当然，这个选择是有一定要求的，如保证目标功率因数、电压、容量都满足设备运行要求。将原有的补偿方法改为模糊切割法，此种方法具有节点平滑和跟踪的功能。这种形式的能源消耗补偿已被证明优于以往的比例分配方式。并且以无功能量作为变化参数的物理量，可以防止无功能量反向输送和变化振荡的发生，减少无功能量的输送，发挥地方补偿和节能的效果。

（2）由于电厂设备无功功率容量大，系统的线损也相应增加，严重影响了电能质量。因此，为了获得良好的经济效益和社会效益，必须要通过无功补偿来降低送出线损，实现线路中的功率平衡。在具体操作中，应注意以下几点。首先，在使用电容器进行无功补偿的过程中，电容器的容量应根据具体指标和相关参数来进行确定，其中相关参数包括电压分配容量、目标功率等。第二，要达到无功补偿的最佳效果，往往需要模糊移位的手段来实现，利用好模糊投切的优点，如精确跟踪和平衡调整等，这样可以在无功补偿中充分地发挥出作用。第三，为了避免了无功功率反向传输的情况，需要定义模糊变化参数，一般参数为无功功率值。

4 结束语

电厂的电气自动化节能设计既符合国家倡导节能减排、绿色能源的社会需要，又符合电厂增效降耗、提高效益的经济需要，是需要长时间研究的系统工程。在电厂电气自动化的设计与实现中，需要坚持安全可靠性、技术可行性、经济可行性的统一。因此，相应的技术应用必须高度重视电厂运行的具体实际情况，如理想的变压器选型，统筹全厂功耗配比，提高系统综合功率，使用合适的电线电缆，减少无功损耗等，这些在电厂电气自动化节能设计和节能改造中都应综合评估。