電氣自動化的節能設計探討

杜衍喆

（青島工學院，山東青島 266300）

0.引言

國家對能源問題特別重視，出臺了一系列關于新能源、環保等方面的政策和措施，電氣自動化行業在發展的過程中，出現很多環保和效益問題，電氣自動化的節能設計是我國電氣發展的重要一步，如何進行有效的節能設計成為電氣自動化領域的重要問題。節能設計主要從節能、減排、降耗、環保等方面出發進行討論和分析，將節能理念和技術應用到電氣自動化行業中去，推動電氣自動化行業的新變革、新發展，給國家、社會和人民帶來更好的經濟價值和社會價值[1]。

1.電氣自動化節能設計的原則

1.1 綠色環保原則

電氣自動化節能設計要根據國家最新的政策、規范、標準等文件進行設計，滿足國家和地方對環保問題、能源問題的要求，在材料設備方面，在保證質量的前提下，選擇節能環保型的材料設備，而且材料要進行定期的檢測和維修維護，避免由于材料設備的老化造成能源的消耗和環境污染，從設計出發，從材料出發，能夠更好地實現材料的循環使用，可以提高企業的經濟效益和社會口碑，提高其綜合競爭實習。

1.2 節能降耗、安全用電原則

電氣自動化節能設計時要遵循節能降耗、安全用電的原則，設計時要考慮能源的消耗問題，采用不同的方案設計和技術措施，提高資源的有效利用，比如太陽能、風能作為可再生清潔能源，可以結合相關技術整合應用于電氣自動化中，提高資源的利用率，減少成本的支出，同時也要注意電氣自動化工程中的安全。

1.3 注重經濟效益原則

經濟效益是一個工程項目、一個企業重點考慮的內容，企業要想提高其經濟效益，必須重視節能發展的理念，減少資源的浪費，設計人員從規劃上要統籌兼顧，在材料設備、相關方案、技術措施等方面要綜合分析考慮，可以將投資回報率作為使用節能技術的標準，盡可能選擇投資回報率高的節能設備，把經費控制在合理的范圍內，實現節能減排的目標，同時技術的不斷研究也需要資金的支持，在開發節能技術時，要需要將節能材料成本和維護成本考慮在內，保證經濟收益維持在穩定水平。

2.電氣自動化的節能設計方案

2.1 選擇功能合適、質量更好的變壓器

變壓器在電氣自動化領域節能設計處于重中之重，變壓器的設計，變壓器方面應該要具備較小的功損耗和自動補償功能，可以采取相關措施減少變壓器自身的能源消耗[2]，比如在三相電源上連接單相電設備可以減少負荷不平衡，采用單向自動補償設備，使得流動的三相電電流保持平衡，這些方法都可以使得變壓器實現節約能源，對于電氣資源遭受損耗的程度有著很大的影響主要在于變壓器的功能和質量，要格外重視。圖1為城市環網供電站的建設，某工人在進行變壓器操作。

圖1 變壓器操作圖

2.2 使用綠色節能設備

減小電氣設備的耗電量也是實現節能的一種途徑，目前常見的節能設備包括：定時開關系統、低功耗照明系統、低能耗制冷系統等，還可以采用最新技術，比如裝配式光伏建筑一體化、風力發電等、應用方向多種多樣，在某些高層建筑，可以在頂樓安裝風力發電設備，這些措施都很好地降低了總體能耗。

2.3 減少電能的傳輸損耗

電能在傳輸過程中，由于一些特定情況，或多或少都存在著電能的傳輸消耗，在節能設計中要通過一些措施來減少電能的傳輸消耗，導線本身存在著電阻，這是無法避免的，但是可以通過減少導線的電阻來減少電能在線路上的電能消耗，所以降低電阻的大小是最主要的目標，要明確與電阻有關的因素，進行分析得到切實可行的措施。

從輸電線路本自身獨特的性質來看，導線的電阻首先跟導線的材料有關系，一般導電材料在導電方面質量越高，材料的電阻越小，其次選擇導電性能強的材料，最后電阻的大小與橫截面積有關，擴大導電材料的橫向橫截面積，減少輸電線路的長度可以使電阻減小。而電路長度的合理優化，涉及到電網的整個布局，因此布局越簡單合理，長度越小，損耗也就越少，當然具體情況要具體分析，結合這些措施綜合應用，達到電能的損耗度最小[3]。

可以采取的措施有很多：控制導線的長度，設置電路時合理布置導線，盡量走直線，減少導線的長度；由于導線的電阻跟導線的橫截面是負相關的關系，可以加大導線的橫截面面積來減少導線的電阻；變壓器的布置位置應該適宜，要減少供電系統之間的距離，盡量靠近負荷中心；可以選擇優質的材料，使得導電率更小，減小電能的傳輸消耗，城市配網也有進更一步優化，分析和研究供配電系統，進行城市信息領域的交互，實現配電信息的整合。

2.4 使用有源濾波器，抑制諧波的產生

電氣自動化系統在運行過程中會產生諧波，節能降耗有效措施之一是抑制諧波產生，使用有源濾波器可以對諧波進行有效地過濾，提高電氣設備的運行效率，增大電氣自動化運行功率范圍，從而使得電氣自動化更加節能。

2.5 無功補償設備的合理選擇

在電氣自動化的節能設計中，由于輸電線路中存在著各種各樣的供配電設備，因此要綜合考慮分析這方面的因素，無功補償設備指的是在電力輸送過程中補償所產生的無功功率的電氣設備，為了避免無功功率在線路上的大量消耗，可以適當地采取無功補償設備，使用戶的成本減少，減少輸電線路電能的消耗，促進供電系統的工作效益，對整個供電網絡的電力質量起到極大的改良作用，給社會、國家、人民產生巨大的經濟價值，方便人民的工作生活學習。

2.6 確定低壓電纜截面

對于低壓電纜的截面設計，應該按照標準、按照電氣自動化溫度升降與電壓損耗等情況進行設計，根據供電系統與配電系統的規模、大小，位置等進行綜合考慮分析，同時要注意確定供電方式，電方式各不相同對促使電力線路損耗情況各不相同，在電氣自動化節能設計中最好選用三相四線作為供電方式。

3.結語

科技的不斷進步，人們對物質生活追求不斷提高，使得電氣自動化相關技術不斷進步，在節能設計方面對其要求越來越嚴格。通過對電氣自動化的節能設計探討，節能設計主要從變壓器、濾波器、節能技術、無功功率上考慮，設計過程中可以根據電網電路的環境、設備、具體參數來改良電網布局，選擇合適的變壓器、推進光伏風力技術與電氣自動化技術的結合，這些措施的應用，可以讓人們更加注重節能意識，減少環境污染，促進我國經濟的轉型與發展。