電氣自動化的節能設計技術探討

劉龍云

山東科技大學，山東 濟南 250031

0 引言

在當前自動化程度不斷提高的背景下，電氣行業也出現了自動化發展趨勢，在這種情況下，需要針對電氣自動化的節能設計進行深入分析，降低能源浪費問題出現的概率。以節能理念為核心進行設計，可以避免能耗過高導致的環境問題，加強用電的安全性，為以后社會的發展創設優秀的環境條件。因此，需要針對電氣自動化的節能設計技術進行分析，探討其應用意義以及必須遵循的基礎原則，并明確實施細節，以實現良好的建設目標。

1 電氣自動化應用節能設計技術的意義

電氣自動化屬于電氣信息領域的新型研究模塊之一，與人們的日常生活應用以及工業生產活動存在較為緊密的聯系。在工業生產流程中，合理應用電氣自動化節能技術可以顯著提高設備運行效率，降低所需的能耗，為工廠節約經費投入。同時，還可以減少人力成本，有助于經濟效益的提升。

隨著可持續發展戰略的進一步落實，節能性已經成為行業關注的重點內容[1]。因此，需要將電氣自動化與節能技術進行深度融合，使其展現良好的環保效果，為之后的社會發展創設有利條件。雖然自動化技術能夠快速推動各行各業提高基礎工作效率，但如果沒有應用節能設計技術，也便無法規劃長遠發展，因此節能設計形式對電氣自動化具有重要的應用意義。

2 電氣自動化應用節能設計技術的原則

2.1 安全原則

在進行電氣自動化系統的節能設計時，應當遵循安全性的基礎原則。由于電氣裝置本身具有高度危險性，如果沒有采取有效的控制措施，便有可能造成安全事故。因此，在進行節能設計前，必須首先保證系統的安全性，確保其能夠正常應用，隨后再開始應用節能技術。此外，在節能設計過程中，需要重視這一系統與安全模塊的兼容性，避免出現節能效果提升，安全性卻下降的不平衡問題，為以后的應用打下堅實基礎。

2.2 環保原則

在設計電氣自動化的節能部分時，應當注重遵循環保性原則。當前，社會經濟的快速發展導致高污染行業逐漸增多，整體生態環境出現了惡化的趨勢。為了控制這一問題的蔓延速度，電氣自動化的節能設計應當具備基礎環保性能，避免對環境造成不良影響，提高運行的生態綠色效果[2]。設計人員需要考慮電氣設備的需求條件，并明確其對大自然可能產生的影響。通過平衡能源消耗狀況，完善節能設計體系，使其能夠達到保護生態的目標，有效滿足環保原則。

2.3 經濟效益原則

由于電氣自動化普遍應用于工業生產的過程中，因此需要注重實施經濟效益，避免過度注重環保性導致應用質量下降。通過保障基礎經濟效益，能夠使相應的企業傾向于電氣自動化應用，避免出現抵觸行為，有效提高推廣效果，為相關部件的節能設計實施策略打下堅實的發展基礎。

3 電氣自動化應用節能設計技術的策略

3.1 針對變壓器進行節能設計

在設計電氣自動化的節能應用時，應當對變壓器環節進行深入研究，盡可能使其達到較低的能耗級別，提高節能效果。變壓器屬于電氣自動化系統中最為關鍵的設備之一，能夠針對電壓、電流、功率進行轉換，使其可以被系統所利用。常規情況下，變壓器消耗的能源較多，占據了電氣自動化系統的絕大部分能耗。因此，針對變壓器進行節能設計屬于較為關鍵的部分。相關人員可以針對變壓器應用的型號以及材料進行篩選，確保其節能效果能夠符合標準。在制作變壓器的過程中，如果使用了不同的材料或工藝，最后運行時的功耗也會產生對應的差異。因此，設計人員需要選擇合適的銅片、絕緣材料、硅鋼片（見圖1）等部件，避免出現能源浪費的情況，提高變壓器的節能效果。

圖1 變壓器硅鋼片

3.2 增強系統功率

為了達到良好的節能效果，電氣自動化系統應當采取有效的方式，提高整體自然功率，進一步強化能源的利用效果。例如，在用戶負載率持平，基礎工藝保持不變的情況下，應當選擇少數電動機進行應用，提高系統運行效率，達到節能的設計目標。同時，還可以選擇具有自動變頻功能的模塊，使電動機能夠在負載相對較少時進入低功耗狀態，有效實現節能目標。部分電氣自動化系統自然功率較低，無法達到用電的基礎需求，在這種情況下，可以利用人工補償的措施，強化系統功率，使其能夠減少無用功傳輸，從而有效提高節能效果，實現優秀的設計質量。

3.3 降低電能損失

由于電氣自動化節能設計的基礎核心是減少電能的損耗，可以通過降低網損的方式提高整體節能效果。在電網運行的過程中，如果輸電導線的電阻過高，便會導致能源的損耗上升，不利于節能設計的進一步落實。因此，需要采取相關方案，降低線路本身的電阻，實現節約損耗的目標。電阻與導線應用的材料、橫截面積、長度具有較為緊密的聯系，故需要采取針對性方案解決電阻過高的問題。可以通過減少長度、增大橫截面積等方式進行處理，長度越短，相應的電阻也會越小，從而能夠實現節能目標。增大橫截面積雖然也能夠減小電阻，但會導致材料用量上升，引起經濟效益下降的問題，因而不利于實際應用。此外，導線的設置布局也會對電力產生一定程度的損耗影響，如果設計規劃過于雜亂，容易使能耗增加。因此，需要在電氣自動化的節能設計過程中采取降低導線布置距離、合理規劃的方式進行處理，達到減少能耗的目標。

3.4 選擇無功補償設備

在針對電氣自動化系統進行節能設計的過程中，應當注重無功補償設備的應用。這一設備可以減少變壓器的電力消耗，進而實現節能目標。同時，其還可以強化電網的供電質量，對電氣用戶具有正面影響作用。在設計過程中，相關人員應當注重對設備類型的選擇。如果沒有采用合適的無功補償設備，不僅無法達到良好的節能效果，還可能對供電系統造成不良影響，不利于未來的進一步發展。因此，在選擇設備時，需要注重以下原則。首先，需要針對供電系統的參數進行分析，使無功補償設備能夠適應相關條件，如電壓負荷、基礎容量等。其次，應當注重電網本身對設備可能產生的影響。相關人員需要分析電力網絡的實際運行情況，并根據補償線路區域的負荷狀態選擇合適的設備類型，如果負荷較大，應當安裝動態補償設備，如電動機等；如果負荷相對較小，則采用靜態補償設備便可以滿足基礎需求[3]。在分析的過程中，相關人員需要著重考慮負荷情況，盡可能使其貼合電力網絡的狀態，達到最佳節能效果。再次，設計人員還需要考慮投切方式的選擇類型。傳統方法雖然具有良好的適應性，但可能會產生較為嚴重的滯后問題，因此需要選擇靈活性較強、可靠性高的投切方式，以提高補償處理效果。最后，應當采取就地安裝的方式進行操作（見圖2），減少對能源的不必要消耗，提高補償質量。

圖2 無功補償中就地補償方式

3.5 應用高效光源

由于照明系統屬于電氣自動化結構中能耗較高的部分，因而需要采用對應的節能設計方式，進一步降低能源消耗情況，實現良好的節能目標。相關人員可以采用高效光源進行設計，這種系統不僅可以顯著節約電能，還能夠提升照明的強度，為周邊區域提供良好的環境條件。同時，高效光源的使用壽命相比普通裝置也具有顯著的優勢，因此進行替代設計不僅可以節約能源，還可以提高經濟效益，有利于電氣自動化系統的進一步推廣與應用。

4 結束語

綜上所述，電氣自動化系統能夠與節能設計進行深度結合，達到理想的環保效果，有效降低能源消耗情況。在設計的過程中，相關人員應當采用多種有效的措施，進一步提高整體系統的運行效率，實現理想的節能目標。