工廠電氣的節能設計研究

摘 要：伴隨時代的進步與科技的發展，經濟與資源的矛盾日益尖銳，節約能源成為時代發展的主題。文章通過分析討論工廠電氣節能設計技術，通過減少不必要的資源浪費，提高資源的使用率，進而在一定程度上提高人們的生活質量。

關鍵詞：工廠電氣；節約能源；節能設計

中國是一個能源消耗大國，目前能源的利用率還比較低，而且資源浪費嚴重。為了實現經濟的持續快速發展，在我國必須組織開展節能降耗技術推廣工作，尤其是工廠電氣設備的設計、管理等更要積極推廣使用節能降耗技術。

隨著經濟的發展，電氣與人們之間的關系更加密切，甚至嚴重影響人類社會的進步和發展，下面重點針對工廠電氣設備的節能設計技術進行分析。

一、供配電系統的設計

（一）變電所位置的選擇

在設計工廠電氣系統的過程中，設計人員首先應該對變電所進行合理定位。在一般情況下，變電所要盡可能選擇離負荷中心比較近的位置，變電所的供電半徑通常為小于500米。

（二）變壓器容量和性能的選擇

1.變壓器的容量選擇

在配電系統中，變壓器作為重要的組成部分，如果運行時間過長，為了確保其正常運行，通常情況下，只能暫時停止其運行，對其進行檢修。對于變壓器來說，在運行過程中，一方面消耗電量，另一方面還會污染周圍環境。在選擇變壓器的過程中，需要重點關注額定容量。在日常生產過程中，額定容量必須能夠承受最大的負荷。為了既符合配電網的運行要求又能夠有效的延長變壓器的使用壽命，保證電能供應的穩定，在運行的過程中，考慮到節能和留有余量，變壓器的負荷率一般取70%～85%。

2.變壓器的性能選擇

對于變壓器來說，如果性能優良，通常情況下，需要滿足以下條件：1）節能效率高，功率損耗小。在使用變壓器的過程，一方面可以降低工廠電氣系統的有功功率消耗，另一方面可以對資源浪費現象進行有效地控制。2）確保三相電流的平衡性，將變壓器損耗控制在最低限度。

（三）輸電線路的設計

輸電線路的設計主要以降低電路的傳輸損耗為目的。根據物理知識，對于導線來說，其電阻通常情況下與導線的橫截面成反比，與導線的電導率、長度等成正比。工廠電氣的設計通常都通過采取降低導線電阻的方式來降低電路的傳輸損耗，實現節能的目標。

首先，盡量縮短導線長度。在線路設計中要盡可能走直線，少走彎路，良好地控制導線的長度。其次，科學合理地增大導線的橫截面。在廠房中布置導線時，導線的長度需要滿足載流量、電壓降等要求，導線的橫截面通過公式可以計算出，將導線的截面增加一級，在這種情況下，導線的功能損耗可以有效地減少，進而在一定程度上可以延長導線的使用壽命。最后，在其他條件一定時，一般選擇銅芯、鋁芯等電導率比較小的導線。

（四）選擇合理的無功補償設備

所謂無功補償設備通常情況下就是補償無功功率的電能設施。對于電力系統來說，無功補償設備發揮著重要的作用，借助無功補償設備有效減少供電系統的輸電消耗，進而在一定程度上提高功率。在節能和供電質量方面，這種電能設備發揮著積極的作用。不同的工程設計需要的無功補償方式不同，這個需要依據實際情況而定。

二、采用變頻拖動技術，降低電耗

變頻技術目前得到快速的發展，有取代老式降壓啟動器的趨勢。所謂變頻器就是一種電能控制裝置，其作用就是借助電力半導體器件將一種工頻電源調整為另一種工頻電源。其工作原理就是按照一定規律，對脈沖列的脈沖寬度、幅度等進行改變，進一步對輸出量、波形等進行調節，進而確保電動機電壓、頻率變化的平滑性。它可以通過變頻降速，自身的V/F調節和自帶軟啟動功能等方式進行節能。對于變頻器來說，其作用主要表現為調壓、調頻、穩定壓力，通過應用當前的新技術，可以進一步豐富其功能，在眾多領域都有著普遍的應用，所以在未來的發展中，變頻器的前景非常寬廣。

三、選擇電動機

在日常工作生活中，大多數設備的運轉都是通過電機來實現的，所以在采購電動機的過程中，需要側重電動機的高效節能性，進而將能源損耗降到最低。

異步電動機是最為常見的工業用途電動機，其功率因數和效率是衡量電動機運行經濟性的主要指標，這兩個指標存在密切相關的關系。即異步電動機的功率因數提高，其效率也會提高。對于電動機來說，降低其能耗的重要途徑就是從工作效率、功率因數兩方面著手。所以，在設計電動機的過程中，為了實現節能目的，應該考慮這兩個主要因素，根據負荷特性合理選擇電動機，防止出現電動機利用率偏低的狀況。在滿載的情況下，異步電動機的功率因數一般可以達到0.85～0.89，而空載、輕載時一般只有0.2～0.3，加之異步電動機產生的無功功率是工業企業無功功率的主要來源，所以在設計電動機的過程中，需要對異步電動機的容量進行合理確定，進而最大限度確保其滿負荷運行。

四、照明設備的設計和管理

在許多工廠中，公共區照明往往存在能源浪費的情況。以下列舉四種方法來達到控制節能的效果。

1）以季節變化為準，進行公共區照明狀態的時刻表編制。

2）對公共區照明進行回路設計，在一般情況下，特別是晚上，對公共區照明系統實行最低供電回路。

3）為了降低能耗，需要推廣使用先進的節能型產品。采用聲控、光控開關對間斷性的照明設備進行管理。

4）如果照明燈具使用時間較長，在這種情況下，使用節能燈、LED燈等較為節能的新型光源，進而在一定程度上最大限度地降低能耗。

五、選用新型節能電氣設備

受各種因素的影響和制約，當前我國大部分企業依然使用技術型號較為落后的電氣設備，甚至有些電氣設備已經被淘汰，為了實現節能目的，這種落后的電氣設備需要及時對其進行淘汰，選用更加新型節能的電氣設備，從而有效實現電氣設備的更新換代，降低電氣設備的能耗。

六、結論

隨著經濟的不斷發展，我國的能源使用量將會進一步增加，同時也會進一步加大對環境的污染，在這種情況下，需要研究工業生產中的節能技術，一方面節約能源，另一方面節約生產成本。對此，我們需要深入研究分析工廠電氣設備的節能技術，推動我國電氣節能技術的發展。

參考文獻：

[1] 詹學遠.電氣設備節能降耗技術管理分析[J].科技創新導報，2015，6.

[2] 何亞斌.電力安裝中安全和節能施工技術要點[J].電力科技創新與應用，2015，9.

[3] 張金平.當前節能設計技術在電氣自動化中的應用分析[J].中國管理信息化，2015，11，18（22）.

[4] 駱云龍.電氣設計使用中的節能降耗分析[J].化工管理，2015，5：209.

[5] 陸偉.電氣自動化的節能設計技術研究[J].中國高新技術企業，2015，7：94-95.

[6] 鮑杰.探究新時期工業電氣的節能技術[J].科技與企業，2015，8.

[7] 霍軍軍.基于環保角度探討工業廠房的電氣節能設計[J].建筑與規劃設計，2015，4.

作者簡介：程宏（1974-），男，漢族，遼寧鞍山人，上海彪瑪建筑工程咨詢有限公司工程師。