電氣自動化節能設計技術的分析

朱慧瑩 王亞鋒

摘 要：現階段，隨著社會的發展，電氣行業取得了較大進步，使用節能技術符合時代趨勢。本文先分析了電氣自動化節能設計技術的原則，然后具體論述了具體應用，最后提出了質量控制措施，希望能夠保護環境，促進行業的發展。

關鍵詞：電氣自動化;節能設計技術

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.309

電氣自動化工程是目前隨著時代的發展新出現的一個新興內容，這個新興內容的出現主要就是因為根據相關調查研究表明，我們國家在對于尋求經濟，能源方面的發展過程中存在很多的盲區，導致大肆浪費資源的情況出現。因此節能環保又稱為目前國家和人民十分關心的一個話題。而節能設計在電氣自動化工程中的應用主要就是解決這個問題。它涉及生活中的方方面面，從一些工廠加工到某些物品的設計制造再到人們所使用物品的每個層次。因此發展節能設計在電氣工程中是十分重要的，不僅可以很大程度上改善人們的平均生活水平，而且對于目前產生的資源浪費方面得到很大的減少。

1 電氣自動化工程中節能設計技術所遵循的原則

第一、安全性。各行各業在開展一切工作期間，安全問題是首要考慮的因素。對于設計工作人員來說不應只重視能源的節約，同時要重視電氣設備的安全、穩定運轉，進而保障生產活動進行的順利，所以節能設計工作要在維持電氣設備運行穩定性的前提之下進行。

第二、先進性。隨著科學信息技術的發展，各類新型節能設施、節能技術層出不窮。對于此，在電氣自動化工程節能設計工作開展期間，工作人員要結合實際的情況、設備應用需求積極引用先進的節能技術，保障電氣節能技術應用的先進性和穩定性，進而實現電氣自動化工程能源節約效益的最大化。

第三、環保性。進行電氣自動化能源節能的主要目的是在于不斷提升能源的利用率，進而實現能源的持續節約，提升企業的競爭力和綜合經濟效益。對于電氣工程設計師來說，在進行電氣自動化節能設計工作時要合理篩選所應用的材料，保障材料的質量先進性以及應用安全性，最大限度減少應用材料對環境所帶來的污染和破壞，實現經濟效益和環境發展效益的有機統一。

第四、可持續性。隨著當前可持續發展的全面深入，電氣自動化工程能源節約的設計要和國家節能減排需求相符;對于能源的消耗、污染排放能源節約工作而言，要在前期做好相應的部署規劃，以長遠眼光為切入點實行可持續發展戰略的應用。

2 電氣節能設計的技術應用

1）通過供配電系統的合理分布減少線損。線損是能耗的重要部分，線損的存在意味著一部分能源做了無用功，為此，設計人員應該通過供配電系統的合理分布來達到減少線損的目的。設計人員在方案設計時間就應考慮到變配電室、配電小間的位置，以滿足供電半徑和所選線路長度的需要;在線路選擇上應以走直線為原則，以減少導線長度。在系統整體分布上應盡量減少或者不走回頭線，以減少回在線的線損。在變壓器的位置設計上，需要盡量靠近整個建筑的負荷中心，通過減少供電距離來達到減少線損的目的。在高層建筑供配電系統布置當中，低壓配電室的位置應該布置在豎井位置，由低壓配電室提供豎井干線，以保證線路都向前送，避免出現線路返送。這種系統布局方案在高層建筑中起到了廣泛應用。

2）選擇變壓器。在電氣自動化工程中，變壓器屬于尤為重要的設備，其能夠有效轉變電流、電壓和功率，對系統可靠運行具有一定的影響。在實現變壓器節能設計的過程中，要注意以下方面：首先，合理選擇變壓器材料，保證其具備良好節能效果，并且保證硅、銅和各絕緣材料合理搭配，降低不必要能耗;其次，使用鋼材，其屬于優秀導體材料，銅能夠在電力電纜和配電柜中代替硅材料，以此使變壓器在運行過程中能耗降低，實現節能效果;另外，使用節能變壓器，比如S11和S10型變壓器，其自身節能效果良好。在實際使用過程中要選擇一用一備，避免變壓器長時間超負荷運行，對其壽命造成影響;最后，合理選擇變壓器容量，對實際需求進行充分的考慮，如果容量比較小，并且變壓器長時間超負荷的運行，就會出現問題;如果容量較大，就會導致長時間處于輕載狀態中，浪費電能。所以，在選擇變壓器容量過程中，要基于實際的用電需求，留出20%冗余。

3）補償無功功率。在電路傳輸的過程中，由于線路損耗的影響，設備本身壽命也會縮短。設備中的損耗會導致電壓不穩，影響正常供電，從而降低整個傳送系統的效率。在用電的過程產生的能量耗費中，其無功功率占據的比例相當大，針對這一問題，通過科學、規范的補償設備，可以補償無功功率，提供穩定的電壓，保證供電質量，對企業來說，既提高經濟效益又節約電能。為了保證后續投切開關和傳統補償電容內部循環的投切比合理，故提出以下三點要求：（1）選擇無功功率作為計算和確認投切開關參數的標準以遏制補償過度、無功倒退和投切震蕩等問題。（2）通過按照一定的比例分配舊的補償電容，可以得到合理的結果。（3）通過計算電容量和自然功率來確定固定電容，同時，將諧波電抗器連接起來，消除無功補償中產生的諧波。

4）使用有源濾波器。為了有效避免與電網聯結電氣設備的誤動作，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。誤動作主要是由于電氣設備數量的增加，產生的諧波越來越多，又由于這些諧波電流在電網阻抗上產生的電壓與基波電壓重疊，就會引起電壓的畸變，從而造成電氣設備產生誤動作。概括起來，有源濾波器主要以下特性：具有優異的動態性能;反應快;能使功率范圍更寬大等，能使無功補償達到更好的效果。一般情況下，采用有源濾波器對產生的諧波進行過濾，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 電氣自動化系統節能質量控制措施

1）選擇技術經濟合理的配電方案。在配電系統方案設計過程中，設計人員需要詳細分析方案的技術性和經濟性，在此基礎上選擇最經濟的方案。設計人員需要對方案的整體耗能情況進行分析，在此基礎上對一些耗能的細節進行完善，以求方案的經濟性和節能性。如，對空調等季節性負荷單獨設置變壓器，將不同季節或時間段使用負荷可由同1臺變壓器負擔，以減少配電系統整體變壓器的容量。對某些季節性的負荷線路，共享不僅能節約投資，更能夠減少電阻和線損。配電系統變壓器的容量和數量需要進行詳細計算，充分考慮變壓器的初投資、負載率等因素。

2）利用自然光源。自然能源是非常有限的，所以要開發可再生、清潔能源，才能不斷優化能源結構。太陽光是取之不竭的，要進行充分利用，可以減少能源使用量，獲得更高的經濟效益。要將自然光和人工光源有機結合，這樣才能發揮出有效作用，例如居民在白天時可以打開窗戶，利用太陽光來照明，從而減少電能的使用。運用先進技術對太陽能進行轉換，可以變成電能，滿足更多人的需求。同時在設計中要加強宣傳工作，不斷增強人們節能意識，從日常生活中的小事做起。另外太陽光源具有無污染的特點，不會對自然環境產生影響，所以要積極開發，尋找到更好的方式。給路燈安裝太陽板電池，通過照射來儲存電能，晚上可以為行人照明，這是一種綠色環保的方式，符合可持續發展理念，要在不同領域推廣。

4 結束語

自動化技術推動社會發展，電氣行業步伐加快，使用節能設計，符合能源可持續化的要求，應引起高度重視。因此，必須完善供電系統的節能化體系，創新應用方式方法，高效運行電氣系統，增強用電的可靠性與安全性，實現電氣行業的節能性。

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