淺析電氣自動化工程中的節能設計技術

劉真男

摘 要 近年來，在社會經濟水平提升下，人民生活水平的不斷提高。本文將基于我國電力需求變化的實際情況和能源節約的現實需求，著重討論電氣自動化工程中節能設計技術。現階段我國人口出現密集化的趨勢，城鎮化水平也不斷地增大，導致各大小城市對于電力的需求量不斷地增加，作為直接影響，城鎮的電網密度和規模也不斷加大，電網中的相關電力設施的安裝量也進一步加大。電力的設施在進行工作運轉的時候，會產生一定量的諧波，給城鎮中的電網帶來了一定程度的威脅，影響電力系統整體的運轉，同時也損耗了大量的能源。

關鍵詞 電氣 自動化 節能設計

中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）12-0013-02

在電氣領域中，電氣自動化屬于一種新型的技術。這是科技發展的重要成果之一。現階段，電氣自動化技術的應用范圍極其廣泛，在電氣自動化工程中，運用節能設計技術，有利于減少資源的浪費，提高資源的利用率和工作效率，節約生產成本，從而實現節能減排的目標，為企業創造良好的效益。當前，我國在經濟建設的過程中，非常重視節能減排。因此應該重點研究節能技術，促進不同行業的節能工作。

1 電氣工程自動化的功能

運用電氣自動化技術，相關的工作人員就可以對設備中的一些數據進行較為全面和具體的采集，而且也可以實現數據的初期處理[1]。通過對這些數據進行處理和比對，可以發現電氣工程的整體運行狀況，而且在這個過程中，一旦電氣工程運行出現隱患，也可以被及時地發現和解決，這樣一來，就可以對電氣工程運行的整體質量進行提升。除此之外，運用自動化技術能夠幫助電氣設備實現故障排查，一旦在排查過程中發現設備的某些部位出現故障，就可以進行記錄，進而找到故障所在，并且提出相應措施。這樣一來，工作效率就得到了極大的提高，而且也加強了相關人員對電氣工程的認知和操作水平。自動化的另一個優勢就是其具有良好的控制能力，在進行設備操作的過程中，工作人員不用實際的對設備進行操作，而是可以通過電腦屏幕進行隔空操作，這樣的遠程操作就可以保證工作人員的安全性，還可以減少資金的投入。最后，自動化功能也具備良好的診斷效果，其中一些高科技插件能夠幫助相關人員對機械內部的故障進行判斷，然后將這些采集到的數據傳輸到總控中心，由工作人員進行集中的處理。

2 電氣自動化工程中節能設計技術的應用策略

2.1 做好電氣能源損耗方面的工作

通常情況下，當電氣自動化系統運行時，消耗的能量較多，因此相關工作人員可以通過對電阻的優化來降低能耗。在電氣自動化工程中必須提高新材料的使用率[2]，選擇高性能電線，進而在市場上代替傳統電線，并選擇大橫截面積的電線以減少能源浪費和提高能量傳輸速度。同時，可以使用直線傳播代替光線傳播來優化電線的路徑，以加快能量傳輸的速度[3]，此外，還需要減小變壓器與用電器之間的距離和直徑。

2.2 科學地選用變壓器

在設計變壓器的過程中，不僅要突出節能設計技術的效果，還要適應電氣自動化工程的需要。在實際設計的過程中，還需要考慮具體情況，確保設計工作的科學性與合理性。第一，在實際的操作過程中，相關人員應該選用具備節能作用的變壓器，節能的變壓器能夠促進對有功功率的合理控制;第二，還需要考慮具體情況，適當地選擇具有單向性特征的自動補償設備，以此確保三相電流始終具有平衡的功能。在實際工作中合理地運用這種設備，可以避免發生負載不平衡的情況，還能夠有效地控制變壓器本身的損耗，確保其在最低的范圍內[4]。除此之外，還需要注意盡量減少變壓要求對功率造成的影響，適當地運用單相自動補償設備，這樣可以減少變壓器過度負荷的情況，還可以保證供電效果。

2.3 實現新能源并網

隨著新能源的普及，其在電氣自動化工程中的供電所占成分也越來越高。為了保證用電的安全性和穩定性，如何將新能源連接到電網成了當前的首要任務。諸如太陽能發電和風力發電的新能源發電方式，其工作模式高度依賴于天氣，發電質量也與天氣狀況直接相關。例如，一旦用戶端的電力需求急劇增加，但是當地的天氣條件不能支持如此大的電力消耗，這就必然要增加周圍火力發電廠的電力供應，這將破壞電力供應的平衡，甚至會導致整個電網的重大事故。當電力需求突然下降時，情況也是如此，如果不采取相應措施，新能源產生的電能將過剩并以其他形式釋放，從而造成嚴重浪費。由于這些不確定性都與天氣有關，因此只要將天氣中一些可測量且有效的數字參數與發電輸出相關聯，就可以獲取新能源發電規律的曲線并將其反饋給電網調度員，從而實現新能源的并網運行。

2.4 進行變壓器節能設計

電氣自動化節能設計的階段變壓器是十分重要的，通過現有的數據進行分析就可以看出，在設計過程中，如果可以提前對符合要求的變壓器進行設計和預估，就可以使變壓器能夠實現性能的最優化。變壓器的使用可以在一定程度上調節設備的有序性，通過對能源設備進行分析可以看出能源設備順利運行與變壓器是密不可分的，以節能改變和變壓器調整的形式作為前提，接著從各個角度進行監管與控制，就可以在一定程度上提升變壓器的穩定性[5]。比如，s15型配電變壓器的節能性就非常優異，通過對變壓器協調能力以及各方面的能力進行分析，可以看出變壓器的自動化是非常重要的。變壓器在電氣自動化工程中的應用是必要的，變壓器能對電流電壓起到轉換的重要作用，如果變壓器的設計沒有達到合理化，那么就會出現能源的浪費現象。

2.5 無功補償

無功補償是電氣自動化工程中節能設計的重要手段，當電氣系統運行時，配電設備的無功功率通常會造成很大的能量消耗，不利于電壓的平衡，也不利于能源的有效利用，因此在實踐中應對電氣自動化工程進行無功補償。首先，在進行電氣系統設計時，科學合理的無功補償設備可以降低能量消耗。其次，當無功補償在電氣自動化工程中應用時，可以確保電氣系統的安全穩定的運行[6]。最后，在進行無功補償的過程中，如果其中有諧波出現，應該用定量串聯電阻的方式來進行諧波消除。在進行實際操作時，還要和其他無功能量消耗進行結合，利用科學合理方法進行無功補償，從而提升無功補償在電氣自動化工程中的應用效果。

2.6 實現節能設計控制

電氣行業會隨著時代科學技術的發展而產生新的突破，所以實現節能設計控制也是電氣行業發展的必然現象。目前，在我國的一些電氣工程中，已經實現了部分節能設計化。但是，由于一些地區經濟落后，在電氣工程節能設計化的設計上，沒有進行較多的投入，所以整體的節能設計化發展受到了一定程度上的制約，未能實現全部節能設計化。不過，由于我國科學發展十分迅速，相信不久后節能設計化的范圍就會被不斷擴大，而且節能設計化的應用也會被普及。

2.7 優化節能設計方案

在對電氣工程進行相關節能設計的過程中，涉及的方面較為廣泛，而且整個操作的過程十分復雜，這就要求相關的電氣設計人員擁有非常足夠的設計經驗以及專業能力，才能夠對電氣節能方面的相關內容進行十足的掌握，按照國家規定的規范和原則進行科學合理的設計。這使得電氣工程最終呈現出來的效果符合國家標準，而且在性能以及外觀上都得到一定程度上的保障。在我國以前的傳統設計中，主要是依靠人工來實現電氣工程的整體設計，所以在進行設計的過程中需要大量的成本來進行人力的投入，而且人工操作難免會產生誤差，設計人員之間也難以實現完美配合。所以，在設計過程中經常會出現問題，因此我國傳統電氣設計質量相對較低。但是，隨著信息化技術的不斷發展，在現階段，設計人員已經能夠成功地采用 CAD 技術，對相關的設計進行科學的優化和統籌，在一定程度上，縮短了設計周期，并為設計質量提供保障。在進行設計的過程中，遺傳算法是較常用的，這種算法在先進性、實用性以及高效性上都有較為優異的表現。

2.8 電力電纜的選擇

在電氣自動化工程當中，電力電纜是設計的中的重要組成部分，且這部分最容易受到外部環境和人員的因素影響。電力電纜的參數選擇需要考慮多個方面，例如根據電力系統中電流大小和電流密度等參數來綜合選擇電纜的橫截面大小。目前在工程中得到廣泛運用的電力電纜材料分為銅制和鋁制兩種，兩種材質的電纜材料主要區分在價格上面，鋁制電纜在成本上要遠低于銅質的電纜，因此許多電氣行業從業人員在設計的時候都傾向于選用鋁制的電纜材料，但是鋁制的電纜材料在安全性能方面要低于銅質電纜，并且其的耗電量也相對較高，所以在成本允許的情況下，在設計中應當盡量選擇銅質電纜。

3 結語

綜上所述，隨著節能環保和可持續發展等環保能源發展理念受到社會的廣泛關注和認可。為了滿足時代的發展需求，對電氣自動化工程中的節能設計進行優化十分有必要。在電氣自動化工程的應用中，必須進行科學的節能設計，可以實現環境保護的社會經濟效益與生態效益的協調。在節能設計過程中，必須遵循科學的原則，采用科學的方法，提高節能工程的總體效果和質量，全面提高電氣自動化工程的應用效果。

參考文獻：

[1] 徐紫陽，黃建樂.電氣工程自動化及其節能設計的應用探究[J].農家參謀，2018（24）：237.

[2] 李永男，高任，金松林.電氣自動化工程中的節能設計技術探究[J].工程技術研究，2019，04（20）：110-111.

[3] 李媛，楊懷江，楊士奇.電氣自動化工程中的節能設計技術[J].城市建設理論研究（電子版），2017（09）：26-27.

[4] 同[2].

[5] 同[2].

[6] 同[3].