試論電氣自動化工程中的節能設計技術

文／莫松陶 中機中聯工程有限公司 重慶 400039

引言：

節能設計技術在電氣自動化工程中的有效應用，更有助于降低能耗，基于電氣工程自動化發展方向，可以在保證現代化社會建設發展需要的基礎上兼顧生態效益。突出節能設計技術的應用價值可以推進電力工程功能完善，在適宜的電氣設備支持下真正實現節能環保的發展理念，在節能設計技術與其他多項技術融合作用下提高電氣自動化工程的整體運行效果，而在實踐過程中也可以在電力項目中繼續研發新的節能設計技術，進而實現電力可持續發展。

1、電氣自動化工程中節能設計技術應用價值分析

1.1 促進電氣自動化工程運行效率提升

電氣自動化工程的運行使用要求逐步提升，提高工程運行效率是需要重點推進的工作任務，而節能設計技術的有效應用可以進一步落實此項要求，從電力系統運行來看，選擇適宜的電氣節能設備是重要前提，可保證節能設計技術的應用效果也可以促進電力系統運行效率提升。當電力運行壓力逐步增大，節能目標的落實需要技術予以支撐，采用降低電力耗損的相關技術，并改善電力負荷，在配電設計過程中可以適當調整配電設計系數以及電力負荷，降低電力系統電能耗損，進而提升電源利用效率。可以說節能設計技術的應用推廣可節省資源，也能夠降低對環境的破壞，基于可持續發展理念提高大眾節能意識，而在工業生產過程中節能技術的落實也可進一步改善工業生產環境。在城市電力需求持續增加情況下做好節能技術設計利用，并維護電氣自動化工程運行質量，合理分配電力資源減輕電網負擔。

1.2 優化電氣自動化工程配電設計

節能設計技術是基于節能理念以及現代技術所設計研發的一項技術，在電氣自動化工程中的應用能夠節約能源并減少污染物排放，分析能源損耗原因并綜合考量電氣自動化工程具體特點，以問題為導向來進行節能設計技術的研發與利用，并構建更為完善的電力系統。在電氣、自動化工程配電設計過程中應有效運用節能設計技術，并考慮電氣配電設計環節中的適應性問題，提高設計方案的實施效果，而技術運用也需要對用電可靠性和供電負荷要求進行探究，滿足電氣自動化系統控制設備要求。基于綠色節能可持續來實現電氣自動化工程的長效運行，并保障電氣系統運行安全，確保配電導線絕緣性能達到要求并做好布線工作，完善防震和接線等相關設施使用功能。

2、電氣自動化工程中節能設計技術應用原則及電氣節能控制系統

2.1 節能設計技術的應用原則

在電氣自動化工程運行中應始終保證其安全，這也是節能設計技術需要重點落實的一個要求，通過節能設計技術的有效運用來降低能源消耗，并最大程度保護生態環境。基于綠色環保理念來加強材料與設備選擇，并及時做好工程維修維護，對于受損以及不適用的電氣設備應依照要求進行處理，在提升資源利用效率的同時應有效控制污染問題。相關部門及單位應制定明確的節能標準，電氣自動化節能設計技術需要符合其要求，并在日常環節做好功能檢測，為提高節能設計效果需要做好長期數據勘測，把握節能設計技術應用難點，制定適當的指導原則。

2.2 電氣節能控制系統

從電氣自動化節能設計技術的實際應用來看，由節能控制系統來進行操控，作為電氣控制以及檢測的融合體，是一種反饋控制設備，在自動化技術支持下可完成部分基本能量變換信息操作處理。但是節能設計技術在應用過程中對信號有一定要求，電路接通以及斷開或是在必要時刻適當調整運行參數，進而實現非參數電路控制，來實現電氣自動化工程的高效運行。從電氣控制系統運行實際來看，主要涉及發電機組電源、變壓器控制等，在技術支持下可有效監測低電壓情況同時也可進行滅磁、切換控制等操作。在電氣自動化工程當中，電氣節能控制系統操作控制相對簡單，也可實時監測動態信息，并記錄相關的情況，在節能控制系統運行中主要涉及直接啟動、變頻調速以及三角啟動等方式，系統設備的穩定運行得到有效保障。若是在系統運行中出現失誤，工作人員也能夠最快時間進行問題判定并進行處理，可以說在節能設計技術的加持下，電氣自動化工程的整體運行效率得到保障，而電氣自動化節能技術要求的逐步提升，技術創新和研發力度也會不斷加快進而更好適應社會發展要求。

3、電氣自動化工程中節能設計技術應用分析

3.1 關于變壓器節能設計技術

變壓器是電氣自動化工程中較為常見的一種技術設備，作為基礎組成部分，主要功能是電力工程的電流電力以及電池等轉換，變壓器能耗也是電氣自動化工程中需要重點關注的內容，所以在此方面應用節能設計技術可以達到節能的要求。基于節能環保理念選擇適宜的變壓器材料，例如銅片、硅鋼片等原材料能源消耗偏低的材料，而在內部電線或是油箱等部件中運用銅材料能夠進一步落實節能理念。從市場角度來看，當前也有節能變壓器設備，根據電氣自動化工程的實際需要來選擇變壓器類型并逐步優化其接線方式，適當延長變壓器的使用壽命。而變壓器有其自身的容量所以需要合理設計變壓器數量，依照電力操作項目實際能力選定總容量，防止超負荷問題出現，為提升電力運行的穩定性也可以結合電氣工程的實際規模進行變壓器連接。

3.2 關于電力電纜以及線路傳輸損耗

電纜是電氣工程電力運輸和配電系統中的組成部分，電纜成本相對偏高，在后期維修維護環節所需要耗費的財力物力也較大，電纜選擇應用時，電纜以及電流密度、電纜橫截面設計等存在一定的差異化特征。在電氣自動化工程建設運行中，電纜選擇是設計的關鍵一環，既要合理選擇鋼和鋁制成材料，也要關注電纜價格。了解電纜的安全性以及節能性，從實際應用來看銅電纜的使用效果更高，而在技術的協調下也能夠合理控制電氣工程建設環境。從減少線路傳輸產生的耗損來看，無法改變線路上的電流但是可以減少電阻的方式來降低電能傳輸過程中所產生的損耗。具體實施路徑如圖一所示，在布線過程中可以有效降低人員工作量，也可以適當降低電能耗損，在安裝變壓器時控制其和負荷中心的距離，也能相應縮減供電距離。

圖1 實施路徑

3.3 關于無功補償

電氣自動化工程運行中，供給和分配設備中無功功率占比較大，這也極易導致電能耗損問題，線路運輸不穩定電網電壓下降，會給電力供應質量以及工程使用帶來極大限制。所以在技術選擇中應圍繞節能理念，選擇適宜的無功補償設備以及技術，既要保證電氣工程運行安全，也要降低對電能質量帶來的消極影響，通過對無功補償設備的有效選用可以進一步維持功率平衡，保證供電質量避免用戶多交款項問題。而在實際操作環節想要降低不必要的電能耗損，保證電氣自動化工程的高效運行離不開技術支持，同時也要關注電阻問題，若導線受電阻影響，變壓器無法有效吸收電機所產生的電能，未被吸收的電能在電流傳輸中會被釋放，無功功率產生一定作用，電容器和無功功率可相抵消。但是在借助電氣相關設備進行無功補償時需關注細節性問題，舉例來說借助電容器進行無功補償需要結合（如圖2所示）等相關參數來確定電容器容量，若是在無功補償環節中產生諧波現象，應通過串聯定量電抗器予以消除。與此同時，以參數的物理量確定無功電流能夠規避投切振蕩現象，以往所使用到的投切電容器以及分擔電容器等方式進行無功補償，雖借助編碼配置、按比例分配但效果并不理想，在當前調節平滑度和準確性方面模糊投切方式作用更強。充分發揮其防控性、追蹤性以及適用性等優勢可以有效提升運行效果，也能夠落實節能理念。

圖2 無功補償

3.4 關于濾波器

在電氣自動化工程中電力系統運行所存在的問題具有一定的復雜性特征，而諧波現象作為一種常規性問題，產生這一現象也會對整個網絡運行帶來一定影響，電壓劇烈波動，無法確保整個電網中的設備正常運作，也極易損壞電網所有電力系統，若是解決不及時不僅會影響基本用電也會造成大量財產損失。諧波會給電力設備帶來負面影響，損耗量大幅度增加，電力設備使用時長降低，電能被浪費而電力設備運行出現偏差也較為常見。所以在技術應用中需要提高針對性，采用適宜的濾波器，降低和避免諧波產生帶來的不利影響，濾波器分類主要涉及有源濾波器和無源濾波器。對比發現，有源濾波器使用成本要高于無源濾波器使用成本，這也會給相關單位帶來一定經濟負擔，但客觀來說有源濾波器的功能比無源濾波器更強一些，使用效率也會更高一些。運用有源過濾器進行節能設計在一定程度上可以規避電力網運行副作用，最大程度保障電力設備的完整性。在非線性電壓產生電流的電氣設備不斷增加情況下，諧波電流問題也較為明顯，電壓對電網電流產生對抗作用，電壓畸變現象也會較為常見，所以借助濾波器最大程度消除諧波電流是較為常規的一種方式。而有源濾波器反應較快，動態性良好，在無功補償情況下消除諧波效率更高進而達到限定功率，有源濾波器通過并聯方式將電能功率范圍擴展到更寬層次，既規避誤操作問題也可提升電能運行效率，達到無功補償最佳效果從而實現節能的目的。

3.5 關于自然功率因數提升

電氣自動化工程在自動化技術的加持下其運行效率更高，使用效果更強，而在沒有無功補償裝置的電力系統中，有功功率與該系統中有功功率關系視為自然功率因數。在電氣自動化工程運行用中，電氣節能設備主要涉及電感、直流以及電容設備等，通過增大有功功率或以減少無功功率的方式來增強自然功率因數較為常見，客觀來說電氣工程的運行或多或少都會存在無功功率，借助功率因素高的同步發動機或是利用電容器進行無功補償能夠保證電氣工程的運行效率。從當前現代化生產生活用電來看，在使用電力過程中需要綜合考量照明的節能設計，因為照明在電力損耗上也是一個主要因素。采用高效光源能夠在保證照明效果的同時降低能耗，在節省電力方面發揮著重要作用，而在技術不斷創新發展過程中，光伏技術的運用也大大落實了節能這一目標。將光伏領域所取得的研究成果應用到電氣自動化工程當中能夠為工程運行提供一個更為良好的客觀保障，從客觀實際來看，我國的光能資源分布相對均勻也較為充足，而在光伏設備基地規模以及范圍持續擴大后，光伏設備發展范圍以及技術創新效率更高。在資金和技術支持下大力開發光伏能源模式，借助光伏所提供的清潔能量更能夠落實低碳經濟發展目標。促進電氣自動化工程與光伏技術的有效融合，也能夠在很大程度上提升能源利用效率，保證電力系統的穩步運行，也可實現資源的可持續利用。

4、電氣自動化工程中節能設計技術應用優化策略分析

4.1 做好電氣設備選擇，提升電氣系統運行效率

在電氣自動化工程運行中為進一步提升其節能效果，應做好電氣設備選擇并把控安裝質量，圍繞節能目標并提升電氣系統的運行效率，電氣自動化工程應在保證運行安全基礎上實現其良好的節能效果。客觀來說在節能系統選擇上只有不斷提升其質量才能提高工程運行效率，從根本上降低損耗需要做好降低電路損耗、采用無功功率補償、均衡負荷等環節著手，設計配電需要科學制定負荷并合理選擇系數，進而提升電源綜合利用率。從當前的節能設計技術中節電設計來看主要涉及功率因數補償技術、穩壓調流技術、閉環控制技術、電能質量治理技術等多項技術。

結合穩壓調流技術應用來看，在電氣自動化工程運行中電網電壓運行高峰會影響電氣設備的使用壽命，也會存在電壓不穩導致電能浪費問題，所以穩壓調流技術的有效利用可以在一定程度上保證電網電壓的穩定性，輸出電壓控制在穩定范圍內，通過穩定電壓而達到節能效果，在穩壓調控節電裝置的合理配置和運行下達到節能目的。在應用穩壓調流技術時也需要結合電網電壓以及照明負載特點來進行分相采樣和穩壓調壓，此項技術將智能穩壓、諧波濾除等幾項節電技術相融合，可以進一步保證電氣自動化工程運行穩定。從電網供電電壓電力供電系統運行來看，輸送電過程中線路損耗、用電高峰導致的末端電壓過低問題在處理過程中一般情況下是通過抬高電壓傳輸來進行應對，這也會產生午夜后用電低谷存在電網電壓過高。在節能設計技術研究中需要考慮電壓和亮度，避免高電壓導致線路加速損壞或是涉及電費支出較多問題。

4.2 做好人員技術管理，促進節能設計技術優化

節能設計技術在電氣自動化工程中的有效應用，既要結合工程實際情況來進行選擇也離不開專業人員的支持，想要進一步提升節能設計技術的應用效果，提高電氣自動化工程整體運行質量需要專業人員進行專業操作。基于節能設計理念以及技術操作規范，需要確保各項操作方式以及流程依照有關規范進行，進而保證技術的使用質量。在電氣自動化工程運行管理過程中既要強調技術的適用性，也要確保人員的專業性，全面落實獎懲機制既要對操作失誤進行處罰也要確保節能設計技術在應用中落實標準。工作人員需要保持其專業性進行節能設計并做好技術交底工作，及時溝通和解決所出現的問題，避免細節問題影響工程整體運行質量，為進一步提升節能效果，也應當對原有設備以及配電線路進行全面檢查工作。

對于設備問題以及線路損壞需要及時進行處理，進而為節能技術在電氣自動化工程中的應用做好準備工作。客觀來說在節能設計技術應用環節只有工作人員重視節能并做好技術優化才有助于達到預期效果，節能作為電氣自動化工程運行中的一個重要指標之一，是保證工程運行效率，促進技術優化升級的關鍵。在當前市場環境下，電氣自動化工程節能設計技術還處于優化升級過程中，但總體來說節能設計是未來發展趨勢，所以相關單位應在電氣節能設計方面做好技術準備工作。在電氣自動化工程中變頻器拖動技術也呈現出新的發展優勢，將頻率以及電壓都處在某一數值的直流電轉化為頻率以及電壓都會變化的交流電的一種電氣設備在應用中也體現出相應的適用特征。在電氣自動化工程中節能設計技術應用仍需從創新角度出發，在技術支持下保證工程運行質量，提高工程自動化運行效率。

結語：

在電氣自動化工程建設規模擴大使用要求逐步提升過程中，想要實現電氣自動化工程運行目標需要提高技術運用效率，基于可持續發展觀落實低碳經濟理念，根據電氣自動化工程的實際使用情況選擇適宜的節能設計技術。在技術支持下提升電氣自動化工程節能水平，并做好電氣設備的運行維護，既要做好各細節性工作把控，也要注重設備安裝，了解節能設計技術的應用要求與原則，在保證安全的基礎上來提高技術使用效果。