電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

李銘華

摘要：近年來，隨著工業(yè)技術(shù)和電氣工程技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化作為一項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，其設(shè)計(jì)理念在節(jié)能應(yīng)用方面受到廣泛的重視。本文簡(jiǎn)單介紹了電氣自動(dòng)化及節(jié)能設(shè)計(jì)，說明了提高電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)的必要性，闡述了電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；節(jié)能設(shè)計(jì)；

中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活和工業(yè)生產(chǎn)對(duì)能源的需求越來越大。但是，現(xiàn)今大規(guī)模的能源開發(fā)以及不合理地使用能源，導(dǎo)致能源短缺的問題越來越嚴(yán)重，并受到國家社會(huì)的普遍關(guān)注。在電力系統(tǒng)的能源消耗中，很多設(shè)備的選用對(duì)能源的耗損產(chǎn)生影響。所以，電力系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)逐步被人們納入關(guān)注的視野。人們?cè)诟鞣N建筑設(shè)計(jì)中，既要追求舒適、安逸的環(huán)境，又希望能夠減少開支。因而，在電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中，不僅要滿足使用者的安全、舒適，也要考慮節(jié)能設(shè)計(jì)。

一、電氣自動(dòng)化及節(jié)能設(shè)計(jì)概述

在電氣信息發(fā)展領(lǐng)域， 電氣自動(dòng)化是一門新興的科學(xué)性學(xué)科， 對(duì)我國的工業(yè)生產(chǎn)和人民群眾的日常生活起到很大的作用。 電氣自動(dòng)化不僅可以提高工業(yè)領(lǐng)域的工作效率和運(yùn)作成本， 還可以促進(jìn)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和改善工業(yè)發(fā)展的勞動(dòng)條件。近年來， 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提高和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，提出了“綠色工業(yè)革命”的發(fā)展理念，因而工業(yè)節(jié)能和環(huán)保成為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要目標(biāo)， 所以先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)為相關(guān)行業(yè)的節(jié)能減排提供了有力的保障。 由此可知，未來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r就是誰掌握先進(jìn)的節(jié)能科技， 就可以獲得掌控經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)權(quán)。

隨著城市化的不斷推進(jìn)，城市電網(wǎng)的供電需求逐步加大，電力系統(tǒng)不斷增容。原有的操控技術(shù)主要是變頻器和整流器的應(yīng)用，然而這些設(shè)備的使用對(duì)電網(wǎng)的危害很嚴(yán)重。所以，電氣自動(dòng)化通過在變壓器和無功補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)領(lǐng)域進(jìn)行突破，減少電路的傳輸損耗，優(yōu)選變壓器和使用有源濾波器等方式，使電氣系統(tǒng)在運(yùn)行中達(dá)到節(jié)能的目的。

二、電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)提高的必要性

隨著社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們對(duì)電的需求增加,日常生活中電器設(shè)備需要電能的供應(yīng),企業(yè)生產(chǎn)中電氣 自動(dòng)化電力設(shè)備離不開電能，隨著電氣設(shè)備的日益普及,人們對(duì)電能需求也大大增加，目前,電能供應(yīng)問題日益嚴(yán)峻,如果解決不好電能供應(yīng)問題,會(huì)造成輸電、供電出現(xiàn)癱瘓,人們無法正常生活,陷人混亂中為了應(yīng)對(duì)電能危機(jī),需要降低電氣自動(dòng)化設(shè)備的耗能情況,提高節(jié)能電氣自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展,提高電能的利用率,只有這樣,才可以降低電能成本,緩解電能危機(jī)的嚴(yán)峻形勢(shì)，因此,大力發(fā)展電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)非常有必要,有利于確保電氣自動(dòng)化更好的服務(wù)人民。

三、電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求

1、將供配電設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，合理利用電能

電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，在不同的工程建設(shè)中，需要考慮不同環(huán)境的應(yīng)用要求。 例如，在水庫工程的電氣設(shè)計(jì)中，必須要考慮其設(shè)計(jì)能夠?yàn)樗ぴO(shè)備運(yùn)行提供動(dòng)力，滿足其適用性要求。 在水庫建筑物的技術(shù)人員的休息區(qū)提供必要的能源，也要納入設(shè)計(jì)的考慮范圍。 滿足用電設(shè)備的供電可靠性和負(fù)荷容量以及輸送的電能質(zhì)量， 保證電氣設(shè)備進(jìn)行有效控制，充分發(fā)揮電氣設(shè)備的有效功能，促進(jìn)其供電系統(tǒng)的穩(wěn)定和暢通。

同時(shí)，在電氣設(shè)備自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中，要考慮其運(yùn)作的安全性。 電氣線路設(shè)備需要具有絕對(duì)的絕緣強(qiáng)度和絕緣距離，在防雷技術(shù)的設(shè)計(jì)和裝置時(shí)，也要采取有效措施保證供電設(shè)備的安全運(yùn)行。例如，水庫工程作為防洪發(fā)電的重要工程，具有很多的特殊功能，必須做好水利建筑物的安全維護(hù)，消除火災(zāi)和洪澇的潛在危害，充分發(fā)揮水庫電氣工程的安全實(shí)用性，優(yōu)化電力系統(tǒng)的供配電設(shè)計(jì)，確保電能的合理利用。

2、提高設(shè)備的運(yùn)行效率，減少電能的損耗

電氣自動(dòng)化設(shè)備在電網(wǎng)和水利建筑的應(yīng)用中較為廣泛，要保障各項(xiàng)功能的高效和安全使用， 保障人們生活和生產(chǎn)環(huán)境的舒適度。 由于電氣自動(dòng)化設(shè)備的使用都是一些大型的工程，需要盡可能地降低資源消耗，從而減少工程建設(shè)的投資。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該充分滿足節(jié)能和降低資源消耗的特征，降低電氣線路運(yùn)行和維護(hù)的費(fèi)用，從而提高設(shè)備的運(yùn)作效率，使電能資源能夠綜合利用，盡可能地降低對(duì)電能的間接或是直接損耗。

3、調(diào)整電氣系統(tǒng)的負(fù)荷，提高設(shè)備的利用率

在電力系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化運(yùn)用中，只有保障其使用功能的有效運(yùn)作，才能為其安全運(yùn)行提供保障。因此，在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)特殊用電的情況，選擇合適的節(jié)能措施，提高自動(dòng)化設(shè)備的負(fù)荷率以及設(shè)備利用率，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

四、電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)

1、減少電能傳輸?shù)膿p耗

在電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中，節(jié)能設(shè)計(jì)的根本就是要減少電能的消耗，最大限度地減輕對(duì)電網(wǎng)的損害。在實(shí)際的電能輸送中，電路線路上都會(huì)存在電阻，只要線路上的電路接通，就會(huì)產(chǎn)生有功功率能耗。這是能量損失的最直接的反映，因而減少電能消耗的方式就是減小電阻，從而減少功率的損耗。為了盡可能地減少電能消耗，在設(shè)計(jì)時(shí)要理解能耗的機(jī)理。由于線路傳輸?shù)碾娏鳠o法改變，所以要加大對(duì)電阻的研究。

一般而言，在線路正常運(yùn)行的情況下減小電阻，可以達(dá)到節(jié)能的目的。其基本原理是， 電導(dǎo)是影響線路電阻的重要因素，電導(dǎo)線越長(zhǎng)，電能的耗損就越多，導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電能的耗

損成正比關(guān)系。所以，在電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中，要盡可能地減少導(dǎo)線長(zhǎng)度、增加其截面面積，減少電阻，從而不斷減少電能在傳輸中的耗損。

2、變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)

對(duì)于電氣自動(dòng)化設(shè)備來講,變壓器是最常用的電力設(shè)備,在供電系統(tǒng)中得到廣泛的使用變壓器中的部件在工作中容易出現(xiàn)鐵損、銅損等現(xiàn)象,負(fù)載損耗也很嚴(yán)重,這在一定的程度導(dǎo)致電能白白浪費(fèi)因此,對(duì)于變壓器節(jié)能可以解決空載損耗、負(fù)載損耗等情況，例如,對(duì)于空載損耗嚴(yán)重情況,解決措施就是及時(shí)的更換零部件,使用鐵損小的設(shè)備,這樣可以大大的減少空載損耗情況;而負(fù)載損耗產(chǎn)生的原因在于變壓器內(nèi)部繞線電阻的影響,針對(duì)于此,可以盡量采用阻值較小的繞線電阻,減少電能的損耗。

3、選擇電壓等級(jí)

在電氣系統(tǒng)中，電壓等級(jí)也是重要的影響因素。對(duì)于電壓等級(jí)的選擇，在高壓和低壓之間的配置很重要。因而，在電壓的等級(jí)選擇中，為了確保電壓的穩(wěn)定，需要綜合多方面的因素來考慮。例如，用電設(shè)備的特性、電網(wǎng)的發(fā)展和供電的設(shè)計(jì)和規(guī)劃等。

4、選擇合適的電力電纜

在輸配電系統(tǒng)中，電力電纜是至關(guān)重要的部分，在電力工程中占據(jù)很大的投資成本，而且在電力線路的維護(hù)和保修中，需要大量的資金支持。在選擇電力電纜的時(shí)候，需要根據(jù)電流的密度和強(qiáng)度來決定電纜截面的設(shè)計(jì)，所以在電力電纜的材質(zhì)選擇上很關(guān)鍵。一般而言，電力電纜的材質(zhì)因其特性和使用期限的影響，鋼材和鋁材是兩種主要的材料。由于電氣系統(tǒng)的建設(shè)本身是一個(gè)高投資的工程， 所以電力電纜的設(shè)計(jì)也要考慮成本的投入。 鋼材和鋁材相比較而言，鋁電纜的成本稍微低一點(diǎn)，所以大多數(shù)的電氣工程選擇鋁電纜。然而，除開成本的因素外，銅電纜的安全和節(jié)能性能卻要優(yōu)于鋁電纜。由于銅電纜的截面較粗，所以價(jià)格偏高。因而，在不同電力電纜材料的選擇方面，可以根據(jù)電氣工程的具體情況進(jìn)行合理的選擇， 在保障電氣工程安全和節(jié)能的情況，選用銅電纜。

5、自然功率因數(shù)的管控措施

在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，功率因素也是影響電氣設(shè)備節(jié)能效果的一個(gè)重要的物理量。自然功率因數(shù)是一個(gè)比值因素，在電氣系統(tǒng)沒有配備相應(yīng)的無功補(bǔ)償裝置下，有功功率和無功功率之間形成的比值。一般而言，提高功率因數(shù)，才可以促進(jìn)電力系統(tǒng)的無功功率的增加，從而提高系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)化效率。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以采取有效的措施將無功功率進(jìn)行抵消，從而降低功率因數(shù)。對(duì)此，我們可以直接采用功率因數(shù)較高的同步電動(dòng)機(jī)，或是采用電容器來實(shí)現(xiàn)一定的補(bǔ)償。

6、照明節(jié)能

一般而言，電力系統(tǒng)中的節(jié)能，還可以照明設(shè)備的改進(jìn)。傳統(tǒng)的家庭照明采用的白熾燈，發(fā)光的效率較低，增加耗能。所以，家庭照明應(yīng)該盡量采用高效的光源。同時(shí)，自然界是個(gè)無窮的寶庫，可以充分利用自然光進(jìn)行照明，擴(kuò)大建筑物的門窗結(jié)構(gòu)，使其盡可能地接受更多的自然光，增加亮度。

結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展,越來越多的電氣自動(dòng)化電力設(shè)備被應(yīng)用到各行各業(yè),在工業(yè)領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域以及國防事業(yè)中,電氣自動(dòng)化電力設(shè)備都發(fā)揮了重要的角色,隨著電力設(shè)備的發(fā)展,電能需求量開始大增,這樣就需要提高 電氣 自動(dòng)化設(shè)備的節(jié)能技術(shù),降低能量的損耗只有提高電氣 自動(dòng)化節(jié)能技術(shù),才可以應(yīng)對(duì)電能緊張等問題,更好的發(fā)展電氣自動(dòng)化設(shè)備發(fā)展,更好的促進(jìn)社會(huì)發(fā)展,提高人們的生活水平。

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