電氣工程自動系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)計分析

【摘 要】當(dāng)代是一個工業(yè)技術(shù)在快速發(fā)展，電氣工程在不斷進(jìn)步和完善的時代，電氣自動化作為電氣工程中的重要部分越來越受到關(guān)注。電力工程的核心就是電氣設(shè)計，合理的電氣設(shè)計既能夠為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)利潤，并且還可以實現(xiàn)節(jié)能的目的。本文就從變壓器的節(jié)能設(shè)計、功率因數(shù)的管控以及輸配電線路的電力電纜合理選擇等方面，詳細(xì)論述了電氣自動化工程中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化節(jié)能設(shè)計 變壓器 功率因數(shù)

在新時代中，大量能源的消耗、浪費和能源短缺已經(jīng)是全世界共同的一個問題。在電力資源方面，也是一樣，人們都越來越關(guān)注電能的耗費和合理的電力設(shè)計，雖然現(xiàn)在人們也在追求著豐富多彩的生活場所、舒適的個性化服務(wù)，但是也開始研究電氣自動化工程的節(jié)能設(shè)計。作為電力工程的核心部分，電力設(shè)計能如何做到合理并兼顧節(jié)能技術(shù)的設(shè)計，是擺在每個企業(yè)面前一個十分重要的問題。本文從變壓器的節(jié)能設(shè)計、功率因數(shù)的管控以及輸配電線路的電力電纜合理選擇等方面，論述了電氣自動化工程中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)。

一、變壓器的節(jié)能設(shè)計技術(shù)

變壓器是電力自動化工程中的重要設(shè)備，其主要負(fù)責(zé)電壓、電流和功率的轉(zhuǎn)換工作，它消耗著大量的能源，即便是在空載運(yùn)行狀態(tài)下，變壓器的運(yùn)行也會造成低壓系統(tǒng)中能源的大量消耗。所以電氣自動化工程節(jié)能設(shè)計的首要問題就是做好變壓器的節(jié)能設(shè)計?？傮w來講，變壓器的節(jié)能設(shè)計主要包含以下幾個方面：

（一）避免變壓器型材帶來的大量能耗。如果想要真正的實現(xiàn)節(jié)能，那就需要優(yōu)化設(shè)計組合變壓器的各種制備材料。硅鋼片、銅片以及絕緣材料等一旦設(shè)計的不合理，就將會造成很多沒有必要的能源消耗。所以應(yīng)該秉承節(jié)約的理念，滿足變壓器工作的前提下，選擇最為合理的材料和運(yùn)行介質(zhì)，這樣不僅僅能夠減少電氣自動化工程的成本，又能實現(xiàn)變壓器真正的節(jié)能。

（二）銅是一種優(yōu)秀的材料，為變壓器配備的電柜和電線等都可以采用銅質(zhì)材料，并用換位導(dǎo)線措施。降低磁密并采用高質(zhì)量、較薄的冷軋硅鋼片，可以有效降低空載運(yùn)行時變壓器的能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

（三）現(xiàn)在市場上已經(jīng)有很多變壓器是專門為節(jié)能設(shè)計的，所以在電器工程中，這樣的變壓器，應(yīng)該被優(yōu)先考慮。就像S11和S10等型號，它們不僅僅具備了傳統(tǒng)變壓器的長處，長遠(yuǎn)來看也具有很好的節(jié)能效果。有了節(jié)能變壓器，其之間的接線方式也很重要，除此之外應(yīng)該杜絕變壓器長期過度運(yùn)行的現(xiàn)象出現(xiàn)，這樣不僅會過度磨損變壓器，而且也會消耗更多的電力資源。

（四）在工廠或大型寫字樓等建筑的里面，變壓器作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，應(yīng)該被放置在電力消耗的中間位置，和其他的輔助設(shè)備放在一起，這樣不僅便于管理，而且還可以減少電纜的長度，節(jié)約成本和資源，降低電壓降和多長電纜造成的能耗，提高供電功率和質(zhì)量。

（五）合理選擇變壓器的容量和使用臺數(shù)。選擇變壓器的額定容量應(yīng)該根據(jù)實際所需要的電量來確定。如果變壓器的容量太小，會讓變壓器長期處于過度運(yùn)行的狀態(tài)，就會加速它的老化，并且減少它的使用壽命；但是如果所選變壓器的容量太大的話，也會使其長期處于輕載狀態(tài)，過低功率會極度浪費電力資源和變壓器的使用效率。所以綜合考慮下，選擇變壓器的時候應(yīng)該留出大約百分之二十的冗余空間，過多或者過少都是不可取的。關(guān)于變壓器臺數(shù)的選擇，應(yīng)該綜合考慮擴(kuò)容和可能出現(xiàn)的過度耗損的情況，不能用過多的變壓器臺數(shù)，那是一種資源浪費。如果使用的變壓器臺數(shù)在2臺或者2臺以上的話，就得采取并聯(lián)措施，這樣就可以提高它的安全可靠性能，也可以增加電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，實現(xiàn)真正的節(jié)能設(shè)計。

二、功率因數(shù)的管控措施

功率因數(shù)是和電氣設(shè)備節(jié)能有著密切關(guān)聯(lián)的一個物理量，提高功率因數(shù)，也可以提高電力系統(tǒng)的無功功率，從而提高系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)化效率。提高功率因數(shù)的方法一般可以是以下幾點：首先是對用戶的負(fù)載率進(jìn)行提高處理。比如可以在滿足需要的前提下，選擇極數(shù)少的電動機(jī)。極少數(shù)的電動機(jī)在轉(zhuǎn)動的時候，具有比較大的轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生的電流也大，所以就能夠用最短的時間進(jìn)行正常的運(yùn)行，提高效率，減少能耗，最終實現(xiàn)節(jié)能的目的。當(dāng)然變頻自動控制也可以實現(xiàn)較高功率因數(shù)的獲取。二是在低壓動力系統(tǒng)中安置具有自動補(bǔ)償無功功率的電容柜，所補(bǔ)償無功功率的額度一般選擇為變壓器的三分之一左右，這樣既可以維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定，也能實現(xiàn)節(jié)能。

三、選擇合適的電力電纜

作為輸配電系統(tǒng)中不可或缺的部分，電力電纜占據(jù)了電氣工程投資成本的較大部分，尤其是因長期維護(hù)電力線路而產(chǎn)生的費用。故而在選擇電力電纜的時候應(yīng)該謹(jǐn)慎為之，通常按照相對經(jīng)濟(jì)的電流密度曲線和可以通過的電流強(qiáng)度來選擇電力電纜的截面，對于電力電纜材質(zhì)的選擇，主要有銅材和鋁材兩種。從成本的角度來看，較之銅電纜，鋁電纜較為便宜，所以很多電氣工程都選擇鋁電纜，但是從安全和節(jié)能的方面，鋁電纜雖然較為便宜，但是這兩項性能卻落后于銅電纜。只是截面越粗，銅電纜比鋁電纜要貴重很多，因此這種情況下可以選擇鋁電纜，而其他情況下，從安全和節(jié)能方面考慮的話，推薦銅電纜。

四、結(jié)語

總體來說，電氣工程的節(jié)能設(shè)計已經(jīng)成為現(xiàn)今社會最為熱點的問題之一，相關(guān)部門和單位應(yīng)該從變壓器的選擇、功率因數(shù)的管控以及輸配電線路中電力電纜的節(jié)能設(shè)計等方面，來做好節(jié)能設(shè)計，盡最大可能的減少能源消耗。通過選取合適的變壓器，變壓器之間的優(yōu)化組合，來處理好功率因數(shù)和無功功率之間的關(guān)系，按照實際線路需要，選擇合適的電力電纜等等方面的優(yōu)化設(shè)計，相信電氣自動化工程的節(jié)能設(shè)計將變成現(xiàn)實。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?zhí)m蘭.電氣自動化節(jié)能設(shè)計技術(shù)應(yīng)用研究[J].科技致富向?qū)В?012，（20）：38.

[2]張崇蘭.節(jié)能技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用研究[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，29（3）：211-211.

[3]黃軒.電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)[J].科技傳播，2012，（1）：107，101.

[4]李青.低壓電氣自動化的節(jié)能設(shè)計技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（14）.