電氣自動化中節能技術的應用分析

容小敏

摘要：能源問題是當前世界經濟發展所面臨的共同問題，隨著社會經濟的快速發展以及生產規模不斷擴大，對能源的需求也不斷增加，但是由于對能源的不合理利用和開發等，造成全球性能源短缺問題發生，對世界經濟發展都存在著較大的不利影響。針對這一情況，為促進社會經濟與能源節約的同步發展，節能環保成為當前世界經濟發展的重要主題。因此，在電氣自動化設計中采用節能技術，以促進電氣自動化設計的節能效益提升，具有十分積極的作用和意義。本文就對電氣自動化中節能技術的應用相關方面進行分析和探討。

關鍵詞：電氣自動化;節能技術;應用

1電氣自動化及其節能設計的意義分析

1.1電氣自動化及其特點分析

電氣自動化在電氣工程領域的應用實現，不僅促進了其工作效率的有效提升，實現企業生產運行成本的降低控制，而且在改善人們工作環境以及確保其工作安全等方面都有起到了非常積極的作用。需要注意的是，結合電氣自動化工程實際情況，其本身不僅具有技術融合程度高的特征，還具備技術實用性較強的突出特色。其中，電氣自動化的技術融合程度較高表現為電氣工程自動化設計中，不僅需要以計算機信息技術為基礎，并且還牽涉到電力電子技術以及機械自動化技術等多種高新技術的支持，是在上述各種技術手段的綜合運用下實現電氣自動化設計與運行使用;此外，在國內工業化建設與發展的推動下，隨著全面電氣自動化時代的到來以及科學技術高速發展，對電氣自動化設計的技術要求也不斷提高，需要在對電氣自動化設計應用技術知識的領域范圍進行進一步擴大基礎上，才能夠滿足其不斷提高的設計要求，進而促進電氣自動化的進一步發展和提升。

電氣自動化的技術實用性較強特點表現為當前的技術環境與條件下，隨著自動化在各領域的應用實現，受電氣自動化本身的實用性較強特點影響，在電氣自動化設計中就是以電氣工程和自動化技術為主，并且電氣自動化也逐漸成為當前社會工業的主要發展模式，以技術控制領域中對電氣工程及其自動化的應用最為廣泛和普遍，通過電氣自動化設計來實現其有關設備的調試與協同運行實現，從而形成更加科學與合理的生產工藝環節，為企業生產效率提升和工業生產力發展提供支持。因此，可以說電氣自動化具有技術實用性較強的特點。

1.2電氣自動化節能設計的意義分析

綠色環保與節能是當前社會發展的主要課題，尤其是隨著科學技術的快速發展，在一定程度上推動了電氣自動化工程的進步，同時也推動了電氣工程領域節能減排工作的進一步發展，而節能減排也是電氣自動化設計未來發展的主要趨勢。由于電氣自動化工程與人類生活密切相關，在科學技術發展推動下，電氣自動化在社會各領域的推廣應用越來越廣泛，電氣自動化節能設計也成為我國高新技術領域研究的重要一部分，其在社會發展中的地位和影響也日益突出。結合電氣自動化發展及其節能設計的實際情況，首先，電氣自動化節能設計能夠最大程度降低我國能源消耗，從而在一定程度上緩解我國當前的能源短缺問題;其次，電氣自動化的節能設計還利于促進其人們生活質量的提升，實現更加和諧、健康的生活空間創造，從而促進社會經濟的健康與可持續發展，具有十分積極的作用和意義。

1.3電氣自動化與節能技術的關系

電氣自動化技術的使用范圍廣泛，不論是人們日常的生活用的電器設備還是工業企業的制造類設備都需電氣自動化技術的支持。目前，電氣自動化技術發展到了一定階段，隨著大規模的制造與使用也出現了一些問題，比較嚴重的就是資源緊張以及電能消耗問題。

就資源緊張來說，越來越多的機器需要靠電力驅動，這給城市電網帶來了極大的壓力，也造成了一定程度的環境污染。其次，電氣自動化發展使得生產和生活用電設備使得城市電網系統不斷進行擴充，也出現了電能消耗等問題。以諧波為例，諧波是電力系統傳輸時的一種副產品，主要在電源、輸送電力過程以及使用電力驅動的設備時產生，諧波使得電力系統的運行受到干擾，出現誤判情況，尤其是類似繼電器等敏感電器元件，這種干擾尤為突出。諧波還會對電網的電壓產生消耗作用，降低電網電力傳輸能力，并在傳輸電力過程中消耗資源，造成浪費。另外諧波還會加速電力設備老化，增加通路的物理消耗，嚴重時會降低各類用電設備的參數和測量精確度。總而言之，諧波這類信號干擾問題影響電能質量，消耗電能，是不利于資源節約的急需解決的問題。

上述這些問題的產生，催生了電氣自動化技術的一個新的研究方向，即電氣自動化節能技術。電氣自動化節能技術的產生，在一定程度上解決了資源消耗和環境污染的問題，符合我們所倡導的綠色發展思路。并且在未來，綠色發展的思想會越來越深入人心，各行各業的發展都需要建立在節能環保的基礎上，電氣自動化節能技術的發展必將會做出更突出的貢獻。

2電氣自動化中節能設計原則

2.1電氣自動化中節能設計要考慮實用性

為了保證電能的合理利用，電氣自動化中節能設計要首先考慮實用性，既要保證能夠為現有的電氣設備正常運行提供充足的動力;為居民正常生產生活提供基本的電力能源，保證建筑工程中各種用電設備對于電力負荷容量、電能質量與電能供電可靠性的需求;最后，還要注意保證滿足各種電氣設備對于電力控制方式的需求，保障各種電氣設備的功能都可以得到充分的發揮，保障供電系統可以高效、靈活、穩定暢通的運行。

2.2電氣自動化中節能設計要考慮安全性

安全性是各個技術應用中不可忽略的重要因素，電氣自動化中節能設計也不例外。為了保證電氣自動化中節能設計的安全性，電氣線路之間應當注意保持一定的絕緣距離，注意在電氣線路的絕緣強度、負荷能力、熱穩定性能和各個動穩定性能方面保留一定的裕度;保證供電系統、配電系統與用電設備的安全運行;同時，還要注意設置性能可靠的防雷裝置，在一些具有特殊場合的電氣設計還應注意引入防靜電和防浪涌技術;另外，根據建筑工程的實際情況判斷火災潛在危險程度，預先設置相應防火措施。

2.3電氣自動化中節能設計要考慮電力設備運行效率

電氣自動化中節能設計要考慮電力設備運行效率，降低電力設備運行中直接或間接損耗電能，即在滿足建筑工程對使用功能和安全性能的前提下，最大限度的降低建筑工程中電力設備對于電能的消耗。具體的，可以通過選擇電力節能設備、降低電力線路損耗、均衡負荷和補償無功等方式，提高電氣自動化系統中電源的有效利用率。

3電氣自動化技術的發展現狀

3.1生產過程中實現的功能單一

在工業生產中，電氣自動化技術扮演著極其重要的角色，在工業產業中的應用相當廣泛。但是，就現階段發展狀況來看，電氣自動化技術能夠實現的生產、制造功能仍舊比較單一。一些實際應用場景中，自動化技術甚至僅僅能夠實現一兩項功能，有時甚至單個設備無法獨立完成。同時，在整個生產流程中，設備之間還無法實現信息交流，實現網絡化智能管理仍有難度。因此，對于工業產業實際應用仍舊不便，參與工業生產的過程較為繁瑣，還需要技術進一步改進，使之走向成熟。

3.2生產過程所耗的能源較多

國家目前關于電氣自動化的研究尚未出臺統一的管理標準，企業在利益的驅使下，容易忽視電氣自工程動化生產中實現節能環保。因此，缺少了節能需求的相關應用驅動力，也很難促進電氣自動化從設計上進行節能改造，導致技術從源頭上就缺少實現的客觀條件。

3.3信息化建設不夠完善

在各行各業的發展改革中，都會依托于互聯網智能化發展優勢，從而促使行業健康發展。但是，由于我國在電氣自動化方面的標準缺乏，每個企業的生產設計、生產標準各有不同，導致企業的電氣自動化設備之間的協調性不高，實現通過信息技術實現產業自動化統一管理的難度提高，很大程度上阻礙了行業發展。同時，信息化建設的不完善，另一方面也歸咎于我國的電氣自動化設備大多獨立完成，無法體現其整體性。從電氣自動化方面來看，由于電氣自動化生產過程中使用的主體差異，若企業需要應用整套自動化設備，必須要到各個廠家進行采購。除此之外，還需對采購的設備進行組裝，此過程中不同設備的標準差異性和設計差異將會帶來極大不便，使得信息交流不穩定，無法實現合理的信息化建設。

4淺析電氣自動化工程中節能設計技術的應用

4.1合理選取變壓器

電氣自動化工程設計人員要以變壓器的材料、銅材料、節能型變壓器三方面對變壓器進行選擇。首先，變壓器的材料。變壓器制作材料應進行優化處理和選取，秉持節約、綠色、環保理念。設計期間可將硅鋼片、銅片、絕緣性材料互相組合，在維持變壓器可發揮最大性能的前提之下進而實現優秀的節能效果。其次，銅材料的選取。銅材料是一種非常適合節能電氣工程應用的材料，銅材料對于變壓器的節能設計而言發揮著不可替代的作用。所以對于電線電柜的設計而言，要將銅材料替代傳統的硅材料，進而實現降低變壓器空載運轉期間能源損耗、節約能源的目的。最后，節能型變壓器。在科學技術的帶動之下，電氣發展市場之中已經出現許多專項節能型變壓器。所以在電氣自動化工程設計工作開展期間，工作人員要優先選取節能型變壓器。當前市場中廣泛應用的S10或S11型號的節能型變壓器兼具普通變壓器的優點，同時具有較強的節能效果。此外在應用節能型變壓器期間，要保障接線方式的正確性，使其可充分發揮出應有的作用;盡量避免變壓器長期處于超載運轉的情況之下，杜絕出現能源浪費、變壓器損耗等問題。

4.2降低電能源的傳輸損耗

電能在傳輸期間由于受電線電阻的影響，通常會出現相應的磨損，即常說的線損。此時需要對線損進行有效控制，這是維持電氣節約能源的關鍵所在。對于電氣設計工作人員來說，要采取相應的舉措減少電線的電阻。首先，在選擇電線時要在性能角度進行考慮，選擇傳輸力強的電線電纜，減少電能傳輸期間出現的損耗情況。其次，要合理選取電力傳輸的架設線路。在鋪設線路期間盡可能的直線敷設，以縮短電線的輻射長度。再次，要選取可保障變壓器靠近負荷集中的工作區域，以縮短供電的運行路程。最后，要選擇橫截面大的電線電纜，以減少線路的電阻值，由此可實現節能效果。

4.3提升電力運輸系統的無功功率設備

無功功率設備是電氣自動化設備正常運行過程中必不可少的供配電設備，但是無功功率在正常運行過程對電力線路的損耗非常大，不僅降低了整個配電電網的供電電壓，還影響到配電電網的電能傳輸質量，對配電電網的正常運行產生不良影響。因此，為了在保證無功功率設備平衡運行的基礎上，有效降低電力線路的損耗，需要篩選出相應的電容器裝置，作為無功功率設備的補償裝置，進而有效提高配電電網運行能力，提高配電電網的電能傳輸質量。

無功功率補償裝置的安裝需要滿足以下要求：首先，要選擇合適的電容器作為補償裝置，在確定電容器的實際數據之后，根據所選電容器的實際容量進行數據記錄，例如：電壓數據、最終目標功率值所能承受負荷的數據;其次，要注意調節電容器的平滑度和電容器適應范圍的實際廣度，算出電容器能夠實現的最優補償效果，再具體運用在模糊集合的模式之中，該模式由電容器和該電容器所結合的補償電容組構成，該模式中包括開關的投切形式、分擔形式、不同編碼的設置和比例分配等等。

4.4采用高頻技術

高頻技術作為一種高新節能技術是基于傳統的變頻技術來進行展開的，高頻技術可以充分利用能源和材料，事實上，在進行相關的實驗分析過程中，技術人員發現電氣產品的變壓器、電感、電容的體積重量與電源頻率的平方根成反比。于是在此基礎上，技術人員實現了對電力設備進行運行頻率調整的技術。一般來說，當工頻從80hz增加到20khz時，電氣設備的體積重量會呈現出下降趨勢，下降幅度在5%到10%之間。為此，技術人員需要積極開展電源的改進工作，實現節能降耗，最低能夠節能30%。由此可知，高頻技術的推廣應用可以較大限度地利用電能，且其運行效果優于變頻技術。

4.5源濾波器的應用

通常在電氣設備的日常使用中，會不可避免地出現諧波現象，高頻電網出現諧波時會導致電壓波動的情況產生，對范圍內電氣設備的正常運作和使用造成較大的影響，進而影響到電氣設備的使用安全，故需要對設備加裝源濾波器來避免諧波對設備產生的不良影響。但該種設備有著價格高的特點，需要相關單位對其進行酌情采用。

5電氣自動化節能技術的實際應用

5.1熱泵技術的應用

在建筑供暖和制冷方面，為實現建筑節能，可以采用熱泵技術實現地面建筑溫度調節，將地球淺層溫度與地面建筑溫度聯系在一起。利用埋管式熱泵系統，將水當成是冷熱量載體，利用土壤中埋設的換熱管道使水在熱泵機組內循環流動，可以實現設備與土壤的熱交換，為建筑提供冷熱源。實際應用該技術，需要采用狀態信號控制法實現熱泵設備自動化控制，通過控制循環水需求量實現建筑節能控制。利用DDC，可以進行熱泵機組各支路電磁閥信號采集，確定熱泵使用率和循環水系統的輸送流量。在循環水總管上安裝流量傳感器采集供水量信號，比較實際流量和系統總輸送流量，可以通過參數設定實現水泵轉速調節，使機組達到需求流量，實現熱泵設備的高精度控制。在實際進行技術應用時，可以采用PID閉環控制方式，利用控制器進行編程和參數設定后，根據目標區域反饋值實現循環調節。根據機組運行時間記錄，在啟動階段進行運行時間少的機組安排，可以加強系統平衡控制閥調節，在保證系統穩定運行的同時，使機組使用壽命得到延長。或制冷器電動調節閥的閥門開度。針對新風，同樣需要實現溫度檢測，實現新風和回風的焓值比例計算，實現新風和回風風閥調節。利用壓差開關，能夠對風機啟停狀態進行檢測，在風機前后壓差達到設定值后調動自動控制程序。如果壓差過低，系統會實現連鎖控制，即在風閥與水閥連鎖的情況下，使風機停止運行。

5.2照明節能技術應用

照明系統能耗同樣較多，在照明節能控制方面需要實現大量照明設備的串聯，加強照明參數輸入和輸出控制，利用集成控制裝置實現照明自動化控制，減少系統能源消耗。具體來講，就是可以根據室內桌面光照度作為輸入參數，根據設定值實現照明設備的節能控制。按照國家規定，室內辦公桌面照度應達到300lx。在實際進行照明設備節能控制時，還要結合照明區域實現照度控制。光照度設定值應為自然光與人工照明的合成結果，利用傳感器能夠實現自然光照度值的檢測，然后結合設定值進行實際人工照度值的計算，得到控制器輸出控制信號。采用自動化系統，能夠對各照明燈具亮度進行調節，并且能夠加強燈具的監控管理，因此能夠節省約30%的燈具用電量。采用該技術，可以實現照明系統多線路電源開關集成管理，借助公共通信線路實現信息傳輸，因此能夠使照明系統得到統一管理。

結語

電氣自動化技術是未來電力系統的發展趨勢，而現代社會城市化和工業化不斷推進使得資源消耗嚴重，各種能源短缺，電氣自動化技術的節能化是現階段社會發展的必然要求，但是在電氣自動化中節能技術具體方面的研究還是存在很多問題，還需要相關電氣自動化技術人員的繼續努力，共同推動電氣自動化中節能技術的繼續向前發展，才能夠保障節能技術用于電氣自動化之中，切實降低電氣自動化的能耗。

參考文獻

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