淺析電氣工程及其自動化的節能設計

王峻峰

摘 要：電氣工程是現代科學領域中關注度比較高的學科，電氣工程自動化技術的發展決定了國家的技術實力。它與各學科相互結合，各學科的理論知識都有所滲透，在各個行業中都有廣泛的應用，其重要價值顯而易見。隨著科學技術的發展，電氣系統越來越豐富，也逐漸呈現體系化，更加體現了人性化的設計與應用原則，大大推動了經濟建設的發展進程。本文就是針對電氣工程及其自動化中的節能設計技術進行分析和討論。

關鍵詞：電氣自動化 節能設計 設計原則

1 電氣工程及其自動化工程的節能設計原則

1.1 安全性原則

保證電氣自動化工程的安全，是任何一個設計環節都應該遵守的首要原則。節能盡管是我們對于電氣自動化工程的進一步要求，但是這是新的發展要求，不能把節能原則放在首位，而應該將安全原則放在首位，安全設計到施工人員最基本的生命財產安全，沒有了生命一切都只是空話，因此關于節能設計的技術應該將最重要的安全原則放在首位，確保后續的生產和運行工作都能夠順利開展。

1.2 先進原則

與時俱進是時刻保持自己不落后，不被淘汰的關鍵所在，對于電氣自動化工程來說同樣如此，不僅僅是與國內的發展狀況與時俱進，更是要跟上世界上先進的生產、設計技術的步伐。畢竟我國的電氣自動化技術發展程度還不高，還有一些新的技術尚未被開發出來，節能技術的設計也是一項新的要求和進展，更應該充分借鑒國外的相關技術，關注最前沿的技術發展。保證電氣自動化工程設計項目的先進性，確保電氣自動化工程的整體地位和對于發展的整體效用。如今科技進步的速度非常之快，節能設備設施與節能新技術不斷被開發出來，在進行電氣自動化節能設計相關工作的過程中，必須關注新技術的應用，利用最前沿的設備與技術確保設計工作的先進性，提升電氣自動化系統的節能成效。

1.3 節能環保的原則

節能設計技術主要的原則就是節能，節能同時也是政府新的工作報告中一項重要的內容，在對于電氣工程的節能設計技術的研究方面，我們的主要目的就是節約資源，同時對生態環境的危害達到最小，因此電氣工程的節能設計技術應該充分考慮到節能這個主要環節和內容，將對資源的消耗和對環境的危害降低甚至是消除。此外在保證節能的因素之外還應該充分考慮經濟因素，不能以巨大的經濟條件為代價來保證節能環保，這樣的代價是巨大的，對于國家的經濟損失也是不言而喻的。因此我們要在確保把設計和應用成本降到最低的條件下，設計電氣自動化工程中的節能環保相關項目，以確保電氣自動化以經濟環保型的形式在我國得到順利的開展。

2、電氣工程及其自動化的節能設計

2.1 變壓器的選擇

變壓器作為供配電系統的重要部分，在電氣工程自動化的節能設計中，首先需要重視變壓器的選擇。不同材料的變壓器在工作過程中會產生不同程度的損耗，例如：使用銅材料的變壓器在工作過程中，電流經過變壓器造成的損耗，明顯低于使用鐵材料的變壓器的損耗，因此，在變壓器的選擇中，選擇銅材料的變壓器。變壓器在損耗之后，會使得一部分電能損耗，因此，要取得更好的電氣工程自動化節能效果，可以選擇損耗小的變壓器以節約電能。在變壓器的選擇過程中，需要根據工程的實際需求以及節能目標進行選擇：首先，變壓器需要具有節能功能，有節能功能的變壓器在設計的過程中，就克服了多種因素的影響，可以實現更好的節能效果。而沒有節能功能的變壓器在設計的過程中，往往不考慮能耗因素，多方面的能耗因素將會造成變壓器能耗的上升，達不到預期的節能需求。其次，通過降低變壓器的能耗達到節能的效果，具體操作為，通過控制變壓器的電力，保證變壓器電流的平衡，以避免電流不平衡造成變壓器損耗，通過降低變壓器的損耗，達到提升變壓器節能效果的目的。

2.2 提高系統運行功率的技術

整個電氣自動化技術的系統的運行功率也是關乎整個體系的能耗的重要因素，對于降低能耗達到節能環保的要求，我們來分析提高系統運行功率的兩個因素，了解這些因素對于提高系統運行功率技術的改進和完善具有指導意義。一方面，應當采用科學合理的措施，提高系統的自然功率因素。例如，提高用戶的負載率，在滿足工藝生產的情況下，盡可能地選擇極數較少的電動機，從而提高電氣設備的運行效率，達到節約電能的目的。同時，也可以讓電動機實現變頻自動控制，從而使電動機在負載較小時，獲得較高的功率因素。這些措施都是在不添置任何的補救設備的前提下，降低用電設備的無功功率，從而提高功率因素。此方法并不會增加工業生產的投資，十分經濟有效。另一方面，可以使用人工的方法提高系統的功率因素，即人工補償的方式。提高自然功率因素的措施往往不能滿足工業生產用電的需求，因此，還應裝設一定的補償裝置，其常用方式為集中補償與單獨就地補償，應堅持分級補償以及就地平衡的原則，從而達到減少無用功傳輸的目的。

2.3 電阻的選擇

在電氣工程自動化運行的過程中，造成電能浪費的主要原因在于：電能傳輸中，受電阻的影響，產生大量的傳輸能耗。在電能傳輸中，傳輸線路本身具有一定的電阻，電阻的存在會造成電能的損耗。要降低電阻造成的損耗，就需要在電氣工程自動化的設計過程中，重視對電阻的設計。傳輸線路產生的電阻大小主要由線路的橫截面積以及長度決定，因此，電氣工程自動化節能設計中，需要根據實際情況設計傳輸線路的橫截面積與長度，或進行相應的調整。在傳輸線路的設計中，可以通過縮短線路的長度來減小電阻，具體做法為：在線路設計時，盡量避免線路的彎道設計，采取直線設計，從而縮短線路的長度。此外，還可以通過增加線路的橫截面積來降低線路的電阻，具體做法為：在線路設計時，需要盡量增加線路整體的橫截面積，隨著橫截面積的提高，線路對電能產生的電阻也會相應的降低。

2.4 降低高次諧波

諧波往往會對用電設備造成多方面的危害，例如，導致電網的負擔加重，可用容量下降；降低設備的利用率以及經濟效益；影響繼電保護以及自動裝備的可靠性、安全性。通常情況下，降低高次諧波的措施主要有：變壓器宜使用Δ/Y節接線，從而能夠消除3的整數倍的高次諧波；增加整流變壓器二次側的相數；采用無諧波污染的綠色變頻器；采用無源濾波器或是有源濾波器。當操作人員出現錯誤操作，引發電力供應波動異常時，借助有源濾波器，可以消除對諧波，從而實現配電系統的穩定運行，同時還能減小工作人員錯誤操作造成的損失。在電氣工程自動化中，信息技術的應用，可以促進不同設備之間的信息交流，提升電氣工程自動化的系統性與協調性，從而降低電氣工程中自動化的能耗。

3、結束語

總而言之，電氣自動化技術的不斷發展盡管給我們的生產生活帶來了很多便利性，但其嚴重的能源消耗問題已經成為威脅人類生存的因素。隨著人們綠色節能意識的提升，電氣自動化的節能設計問題成為了廣泛關注的焦點，為減少電能的消耗和損失，我們選擇電能損耗小的電氣設備元件，通過使用無功補償設備，利用有源濾波器等方式，再加以推廣光伏發電等創新高效能源的技術運用，實現電氣自動化的節能設計，促進能源的可持續發展。