電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)探討

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電氣自動(dòng)化工程在自動(dòng)化技術(shù)水平不斷提升的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。在綠色發(fā)展大背景下，為了提升電氣自動(dòng)化工程的效益，在節(jié)能設(shè)計(jì)方面要加快新技術(shù)研究，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步。本文闡述了電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的原則、節(jié)能技術(shù)的設(shè)計(jì)方案，并提出了在電氣自動(dòng)化工程中如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能技術(shù)的合理化應(yīng)用。以下觀點(diǎn)僅供參考和借鑒。城市電網(wǎng)的整體規(guī)劃建設(shè)中，電氣自動(dòng)化工程是一個(gè)不容忽視的部分。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工程中使用的變頻器和整流器數(shù)量也在不斷增加，使電網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生了較大的諧波，可能會(huì)影響到電網(wǎng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定性。此外，諧波的產(chǎn)生會(huì)耗費(fèi)大量電力，引發(fā)嚴(yán)重的能源浪費(fèi)現(xiàn)象?；谏鲜鰩c(diǎn)，在電氣自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)的過程中，要充分考慮到諧波產(chǎn)生的不良影響，采取改進(jìn)措施完善工程的節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)。

1電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的原則

1.1安全性

保障電氣自動(dòng)化工程的安全運(yùn)行是首要任務(wù)。在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，出于節(jié)能和遵循可持續(xù)發(fā)展原則的要求進(jìn)行了節(jié)能設(shè)計(jì)，這也符合現(xiàn)代化城市的發(fā)展特點(diǎn)。盡管在電氣自動(dòng)化運(yùn)行中節(jié)能設(shè)計(jì)十分重要，但保證安全是一切工作的首要前提。從安全運(yùn)行的角度出發(fā)，要在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中完善節(jié)能設(shè)計(jì)。在人員和工作環(huán)境處于安全的前提下要不斷革新節(jié)能技術(shù)，推動(dòng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。此外，要本著安全性的原則設(shè)計(jì)電氣設(shè)備，確保電氣設(shè)備在操作中不會(huì)引發(fā)嚴(yán)重安全問題，且能及時(shí)處理和修復(fù)。

1.2技術(shù)優(yōu)化

優(yōu)化電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要先優(yōu)化設(shè)計(jì)思想，在此基礎(chǔ)上展開有效的節(jié)能設(shè)計(jì)工作。在設(shè)備優(yōu)化處理的過程中，工作人員要隨時(shí)查看和檢測電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行狀況，更換老舊設(shè)備和零部件。如果發(fā)現(xiàn)應(yīng)用的電氣自動(dòng)化設(shè)備過于陳舊影響系統(tǒng)運(yùn)行就要及時(shí)更換，避免設(shè)備運(yùn)作中出現(xiàn)更大的問題，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。定期更換電氣自動(dòng)化設(shè)備也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的重要方式，一定程度上提升了企業(yè)的工作效率。

1.3體現(xiàn)環(huán)保特征

為了適應(yīng)城市的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，要跟隨時(shí)展要求的變化展開節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，始終體現(xiàn)出綠色環(huán)保的意義。為此，節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)人員要嘗試新技術(shù)運(yùn)用，保證達(dá)到理想的節(jié)能效果。在節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用是為了提高設(shè)備的運(yùn)行效率和質(zhì)量。例如：電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的照明設(shè)備，一般采用傳統(tǒng)的照明技術(shù)利用電力來實(shí)現(xiàn)；新的技術(shù)出現(xiàn)后，照明系統(tǒng)中加入了太陽能節(jié)能技術(shù)，夜晚照明時(shí)不需要直接電力的供應(yīng)，只需要在白天貯存足夠的太陽能就能提供夜晚照明所需要的電量，達(dá)到了環(huán)保的目的。

2節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)方案

2.1減少線路傳輸耗損

控制線路傳輸損耗是為了提升系統(tǒng)的節(jié)能效益，改善電阻不良狀況。在控制的過程中，我們可以使用功率較小的導(dǎo)線，多采取直線布線的方式，避免工作人員操作失誤，也降低了布線的復(fù)雜性，這樣才能不斷優(yōu)化和提升電能損耗。此外，在安裝變壓器的過程中，要確保線路與負(fù)荷中心的距離，要求盡量縮短供電距離。在實(shí)際環(huán)境條件允許的情況下，應(yīng)該選用較大截面積的導(dǎo)線，以便控制電阻損耗。

2.2優(yōu)化無功補(bǔ)償

配電設(shè)備的無功功率會(huì)造成較大的電能消耗導(dǎo)致電壓不平衡，在電能資源利用上無法發(fā)揮其有效作用。電氣設(shè)備的無功功率體現(xiàn)在設(shè)備低功率上，通過使用有效的無功補(bǔ)償裝備能夠維持功率平衡，從而保證供電質(zhì)量。從提升電氣設(shè)備節(jié)能效益的角度出發(fā)，要實(shí)現(xiàn)工作秩序的優(yōu)化，減少不必要的電能損耗，維持電氣系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。在安裝導(dǎo)線的過程中會(huì)受到電阻的影響，在電流傳輸階段釋放電能。為了適應(yīng)現(xiàn)階段電氣系統(tǒng)無功補(bǔ)償工作的要求，必須要進(jìn)行相關(guān)電氣設(shè)備的綜合性應(yīng)用。除此之外，電容器無功補(bǔ)償之前要系統(tǒng)的分析設(shè)備的自然功率狀況以及電壓容量、電壓負(fù)荷等內(nèi)容，最終確定其電容器容量。在無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，如果產(chǎn)生諧波要按照規(guī)定使用串聯(lián)定量電阻器來消除諧波的不良影響。分析無功電流、功率參數(shù)時(shí)要確定參數(shù)的物理量，從而避免投切振蕩問題。目前電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，多數(shù)情況采用模糊投切方法。

2.3合理使用濾波器

電氣工程日趨復(fù)雜，工作程序繁瑣，因此電氣設(shè)備在運(yùn)行中容易產(chǎn)生諧波電流。消除諧波電流是降低系統(tǒng)錯(cuò)誤操作的有效方式，因此需要合理使用濾波器。濾波器的性能和樣式多種，包括源濾波器、帶阻濾波器等，在操作中要根據(jù)實(shí)際電力狀況進(jìn)行選擇。其中，有源濾波器的動(dòng)態(tài)性能良好且具有較快的反應(yīng)速度，其在工作中能夠快速消除諧波。在電氣自動(dòng)化控制的過程中，并聯(lián)應(yīng)用有源濾波器一定程度上拓展了電能使用范圍。通過過濾諧波的方式，可以提升有源濾波器的諧波消除效率，能避免工作人員的錯(cuò)誤性操作。總的來說，合理使用濾波器增強(qiáng)了電能運(yùn)作的效率和電氣設(shè)備的無功補(bǔ)償效果，進(jìn)一步提升了電氣設(shè)備的節(jié)能性。

3電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

3.1合理選擇和應(yīng)用變壓器

對于變壓器的選擇，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面著手：（1）變壓器材料：秉承節(jié)約的理念，變壓器的制作材料應(yīng)該優(yōu)化選擇，通過硅鋼片、銅片和絕緣材料的相互組合，在保證變壓器性能的前提下實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果。（2）銅材料：銅作為一種非常優(yōu)秀的材料在變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)中發(fā)揮著非常重要的作用，因此在電線和電柜中應(yīng)該以銅材料替代硅材料，以便降低變壓器空載運(yùn)行中的能源損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。（3）節(jié)能變壓器：在科技發(fā)展的帶動(dòng)下，電氣市場中已經(jīng)出現(xiàn)了許多專門的節(jié)能變壓器，在電氣自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)該優(yōu)先選擇節(jié)能變壓器。例如，市場中存在的S10以及S11等型號的節(jié)能變壓器，不僅具備普通變壓器的優(yōu)點(diǎn)，而且具備良好的節(jié)能效果。在應(yīng)用節(jié)能變壓器時(shí)，應(yīng)該確保接線方式的合理性以使其有效發(fā)揮功用，還應(yīng)該盡可能避免變壓器長期超載運(yùn)行的情況，以免造成電能的浪費(fèi)和變壓器的磨損。（4）在配置變壓器的過程中，要根據(jù)實(shí)際電力狀況確定變壓器的容量。如果變壓器的容量過大，可能會(huì)導(dǎo)致變壓器處于輕載狀況，浪費(fèi)電能。變壓器在容量較小的情況下會(huì)出現(xiàn)長期過載運(yùn)行，容易出現(xiàn)故障。通常情況下，在確定變壓器容量的過程中要綜合考慮擴(kuò)容和過度損耗的情況，預(yù)留出電力冗余的空間，要選擇合理數(shù)量的變壓器。

3.2降低電能傳輸損耗

電線電阻是電能傳輸中出現(xiàn)損耗的主要原因之一，也就是我們通常所說的線損，控制線路損耗是電氣節(jié)能的關(guān)鍵。電氣自動(dòng)化工程的設(shè)計(jì)人員要關(guān)注到線損問題并采取科學(xué)措施處理，從根源阻斷線損情況。首先，在選擇電線的過程中，要考慮到使用性能和時(shí)間，盡量選用具備較強(qiáng)傳輸能力的線纜，這樣能夠降低傳輸過程中產(chǎn)生的損耗。其次，要科學(xué)選擇電力傳輸?shù)木€路。在布線時(shí)盡量選擇直線并縮短電線的長度。最后，就是確保變壓器處于負(fù)荷集中的位置，供電的距離縮減了線路損耗的情況也會(huì)得到一定程度的改善。此外，盡量選擇橫截面大的電線，減少線路電阻，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

3.3提高系統(tǒng)功率因數(shù)

功率因數(shù)是實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備節(jié)能操作中最重要的一項(xiàng)參數(shù)信息。提高功率因數(shù)能夠提高轉(zhuǎn)化電能的效率，避免能源的浪費(fèi)。采取一定方式提升系統(tǒng)功率因數(shù)的過程中，要根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行要求選擇極數(shù)少的電動(dòng)機(jī)并利用其運(yùn)行轉(zhuǎn)矩較大的特點(diǎn)，使其產(chǎn)生更大的電流，這就是提升節(jié)能效果最有效的方式。此外，可以通過在低壓系統(tǒng)中設(shè)置電容柜自動(dòng)補(bǔ)償無功功率，并確定補(bǔ)償?shù)念~度為變壓器的三分之一，這樣可以同時(shí)達(dá)到節(jié)能和電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

3.4合理選擇電力電纜

在電氣工程中，電力電纜是規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一部分，其容易受到環(huán)境因素和人為因素的影響。在選擇電力電纜線的過程中要綜合多方面影響因素，根據(jù)通過的電流強(qiáng)度、電流密度曲線等確定電力電纜截面。市場上流通較為廣泛的電力電纜材質(zhì)有兩種，分別是銅材和鋁材。兩種材質(zhì)的區(qū)別在價(jià)格上，鋁制電纜要比銅制電纜便宜。正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，在許多電氣自動(dòng)化工程中都會(huì)選用鋁制電纜，但鋁制電纜的安全和節(jié)能效果要低于銅制電纜。忽略成本因素，從安全和節(jié)能的角度出發(fā)，建議選擇銅制電纜。

3.5選擇低能耗光源

為了達(dá)到良好的節(jié)能效果，在具體工程中要結(jié)合電力的實(shí)際需求和按照相關(guān)規(guī)定選擇照明光源。照明性能良好，且能耗較小的光源是首選。樓梯和廁所位置應(yīng)該選用吸頂燈，滿足人們的正常生活需要，這種形式的照明燈源的電能損耗較少。在工廠的低能耗光源選擇中，會(huì)優(yōu)先選擇金鹵燈。這是因?yàn)橹贿x擇一種光源無法發(fā)揮節(jié)能作用，可以采用多種光源組合的方式，不僅提升了照明的亮度和強(qiáng)度，也減少了能源損耗。

4完善電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)的措施

（1）電氣自動(dòng)化工程中使用的電氣設(shè)備需要頻繁的啟動(dòng)和關(guān)閉，可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備故障問題，針對這種情況要選擇軟啟動(dòng)器，可以節(jié)省電能。選擇軟啟動(dòng)器的過程中，要結(jié)合電氣設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間的長短調(diào)解可控器件的硅原子器件的導(dǎo)通角，控制電壓變化的范圍。使用軟啟動(dòng)器要保證使用的科學(xué)合理性，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負(fù)載匹配操作等，以便發(fā)揮其功能作用。（2）電氣自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行過程中極易出現(xiàn)三相電不平衡的現(xiàn)象，引發(fā)變壓器損耗的情況。為此，設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化工程的具體流程步驟時(shí)，要采取一定措施平衡三相電負(fù)荷，保證電流數(shù)值的平衡，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的電能損耗，提升供電質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。（3）從提升電動(dòng)機(jī)效率與節(jié)能的角度出發(fā)，要合理運(yùn)用變頻調(diào)速裝置，結(jié)合負(fù)載的大小自動(dòng)化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，適應(yīng)負(fù)載變化和自動(dòng)化。使用交流變頻調(diào)速裝置的過程中應(yīng)該積極推廣和應(yīng)用交流電機(jī)調(diào)速變電技術(shù)來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)，達(dá)到節(jié)能的效果。

結(jié)束語：

當(dāng)前階段電氣工程的節(jié)能設(shè)計(jì)成為電力發(fā)展的重點(diǎn)之一，相關(guān)單位和組織應(yīng)該為電氣工程的節(jié)能設(shè)計(jì)提供充足的保障，從選擇變壓器、控制功率因素和電力電纜線節(jié)能設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，降低電能能耗。此外，通過選取合適的變壓器，實(shí)現(xiàn)不同變壓器之間的優(yōu)化組合以及處理功率因素和無功功率關(guān)系的方式，達(dá)到了電氣工程的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升了工程的效率和質(zhì)量。

作者：黃磊 單位：河南信息工程學(xué)校