淺析電氣工程及其自動化的節(jié)能設(shè)計

王峻峰

摘 要：電氣工程是現(xiàn)代科學領(lǐng)域中關(guān)注度比較高的學科，電氣工程自動化技術(shù)的發(fā)展決定了國家的技術(shù)實力。它與各學科相互結(jié)合，各學科的理論知識都有所滲透，在各個行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，其重要價值顯而易見。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，電氣系統(tǒng)越來越豐富，也逐漸呈現(xiàn)體系化，更加體現(xiàn)了人性化的設(shè)計與應(yīng)用原則，大大推動了經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展進程。本文就是針對電氣工程及其自動化中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)進行分析和討論。

關(guān)鍵詞：電氣自動化 節(jié)能設(shè)計 設(shè)計原則

1 電氣工程及其自動化工程的節(jié)能設(shè)計原則

1.1 安全性原則

保證電氣自動化工程的安全，是任何一個設(shè)計環(huán)節(jié)都應(yīng)該遵守的首要原則。節(jié)能盡管是我們對于電氣自動化工程的進一步要求，但是這是新的發(fā)展要求，不能把節(jié)能原則放在首位，而應(yīng)該將安全原則放在首位，安全設(shè)計到施工人員最基本的生命財產(chǎn)安全，沒有了生命一切都只是空話，因此關(guān)于節(jié)能設(shè)計的技術(shù)應(yīng)該將最重要的安全原則放在首位，確保后續(xù)的生產(chǎn)和運行工作都能夠順利開展。

1.2 先進原則

與時俱進是時刻保持自己不落后，不被淘汰的關(guān)鍵所在，對于電氣自動化工程來說同樣如此，不僅僅是與國內(nèi)的發(fā)展狀況與時俱進，更是要跟上世界上先進的生產(chǎn)、設(shè)計技術(shù)的步伐。畢竟我國的電氣自動化技術(shù)發(fā)展程度還不高，還有一些新的技術(shù)尚未被開發(fā)出來，節(jié)能技術(shù)的設(shè)計也是一項新的要求和進展，更應(yīng)該充分借鑒國外的相關(guān)技術(shù)，關(guān)注最前沿的技術(shù)發(fā)展。保證電氣自動化工程設(shè)計項目的先進性，確保電氣自動化工程的整體地位和對于發(fā)展的整體效用。如今科技進步的速度非常之快，節(jié)能設(shè)備設(shè)施與節(jié)能新技術(shù)不斷被開發(fā)出來，在進行電氣自動化節(jié)能設(shè)計相關(guān)工作的過程中，必須關(guān)注新技術(shù)的應(yīng)用，利用最前沿的設(shè)備與技術(shù)確保設(shè)計工作的先進性，提升電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能成效。

1.3 節(jié)能環(huán)保的原則

節(jié)能設(shè)計技術(shù)主要的原則就是節(jié)能，節(jié)能同時也是政府新的工作報告中一項重要的內(nèi)容，在對于電氣工程的節(jié)能設(shè)計技術(shù)的研究方面，我們的主要目的就是節(jié)約資源，同時對生態(tài)環(huán)境的危害達到最小，因此電氣工程的節(jié)能設(shè)計技術(shù)應(yīng)該充分考慮到節(jié)能這個主要環(huán)節(jié)和內(nèi)容，將對資源的消耗和對環(huán)境的危害降低甚至是消除。此外在保證節(jié)能的因素之外還應(yīng)該充分考慮經(jīng)濟因素，不能以巨大的經(jīng)濟條件為代價來保證節(jié)能環(huán)保，這樣的代價是巨大的，對于國家的經(jīng)濟損失也是不言而喻的。因此我們要在確保把設(shè)計和應(yīng)用成本降到最低的條件下，設(shè)計電氣自動化工程中的節(jié)能環(huán)保相關(guān)項目，以確保電氣自動化以經(jīng)濟環(huán)保型的形式在我國得到順利的開展。

2、電氣工程及其自動化的節(jié)能設(shè)計

2.1 變壓器的選擇

變壓器作為供配電系統(tǒng)的重要部分，在電氣工程自動化的節(jié)能設(shè)計中，首先需要重視變壓器的選擇。不同材料的變壓器在工作過程中會產(chǎn)生不同程度的損耗，例如：使用銅材料的變壓器在工作過程中，電流經(jīng)過變壓器造成的損耗，明顯低于使用鐵材料的變壓器的損耗，因此，在變壓器的選擇中，選擇銅材料的變壓器。變壓器在損耗之后，會使得一部分電能損耗，因此，要取得更好的電氣工程自動化節(jié)能效果，可以選擇損耗小的變壓器以節(jié)約電能。在變壓器的選擇過程中，需要根據(jù)工程的實際需求以及節(jié)能目標進行選擇：首先，變壓器需要具有節(jié)能功能，有節(jié)能功能的變壓器在設(shè)計的過程中，就克服了多種因素的影響，可以實現(xiàn)更好的節(jié)能效果。而沒有節(jié)能功能的變壓器在設(shè)計的過程中，往往不考慮能耗因素，多方面的能耗因素將會造成變壓器能耗的上升，達不到預(yù)期的節(jié)能需求。其次，通過降低變壓器的能耗達到節(jié)能的效果，具體操作為，通過控制變壓器的電力，保證變壓器電流的平衡，以避免電流不平衡造成變壓器損耗，通過降低變壓器的損耗，達到提升變壓器節(jié)能效果的目的。

2.2 提高系統(tǒng)運行功率的技術(shù)

整個電氣自動化技術(shù)的系統(tǒng)的運行功率也是關(guān)乎整個體系的能耗的重要因素，對于降低能耗達到節(jié)能環(huán)保的要求，我們來分析提高系統(tǒng)運行功率的兩個因素，了解這些因素對于提高系統(tǒng)運行功率技術(shù)的改進和完善具有指導(dǎo)意義。一方面，應(yīng)當采用科學合理的措施，提高系統(tǒng)的自然功率因素。例如，提高用戶的負載率，在滿足工藝生產(chǎn)的情況下，盡可能地選擇極數(shù)較少的電動機，從而提高電氣設(shè)備的運行效率，達到節(jié)約電能的目的。同時，也可以讓電動機實現(xiàn)變頻自動控制，從而使電動機在負載較小時，獲得較高的功率因素。這些措施都是在不添置任何的補救設(shè)備的前提下，降低用電設(shè)備的無功功率，從而提高功率因素。此方法并不會增加工業(yè)生產(chǎn)的投資，十分經(jīng)濟有效。另一方面，可以使用人工的方法提高系統(tǒng)的功率因素，即人工補償?shù)姆绞健Ｌ岣咦匀还β室蛩氐拇胧┩荒軡M足工業(yè)生產(chǎn)用電的需求，因此，還應(yīng)裝設(shè)一定的補償裝置，其常用方式為集中補償與單獨就地補償，應(yīng)堅持分級補償以及就地平衡的原則，從而達到減少無用功傳輸?shù)哪康摹?/p>

2.3 電阻的選擇

在電氣工程自動化運行的過程中，造成電能浪費的主要原因在于：電能傳輸中，受電阻的影響，產(chǎn)生大量的傳輸能耗。在電能傳輸中，傳輸線路本身具有一定的電阻，電阻的存在會造成電能的損耗。要降低電阻造成的損耗，就需要在電氣工程自動化的設(shè)計過程中，重視對電阻的設(shè)計。傳輸線路產(chǎn)生的電阻大小主要由線路的橫截面積以及長度決定，因此，電氣工程自動化節(jié)能設(shè)計中，需要根據(jù)實際情況設(shè)計傳輸線路的橫截面積與長度，或進行相應(yīng)的調(diào)整。在傳輸線路的設(shè)計中，可以通過縮短線路的長度來減小電阻，具體做法為：在線路設(shè)計時，盡量避免線路的彎道設(shè)計，采取直線設(shè)計，從而縮短線路的長度。此外，還可以通過增加線路的橫截面積來降低線路的電阻，具體做法為：在線路設(shè)計時，需要盡量增加線路整體的橫截面積，隨著橫截面積的提高，線路對電能產(chǎn)生的電阻也會相應(yīng)的降低。

2.4 降低高次諧波

諧波往往會對用電設(shè)備造成多方面的危害，例如，導(dǎo)致電網(wǎng)的負擔加重，可用容量下降；降低設(shè)備的利用率以及經(jīng)濟效益；影響繼電保護以及自動裝備的可靠性、安全性。通常情況下，降低高次諧波的措施主要有：變壓器宜使用Δ/Y節(jié)接線，從而能夠消除3的整數(shù)倍的高次諧波；增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)；采用無諧波污染的綠色變頻器；采用無源濾波器或是有源濾波器。當操作人員出現(xiàn)錯誤操作，引發(fā)電力供應(yīng)波動異常時，借助有源濾波器，可以消除對諧波，從而實現(xiàn)配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，同時還能減小工作人員錯誤操作造成的損失。在電氣工程自動化中，信息技術(shù)的應(yīng)用，可以促進不同設(shè)備之間的信息交流，提升電氣工程自動化的系統(tǒng)性與協(xié)調(diào)性，從而降低電氣工程中自動化的能耗。

3、結(jié)束語

總而言之，電氣自動化技術(shù)的不斷發(fā)展盡管給我們的生產(chǎn)生活帶來了很多便利性，但其嚴重的能源消耗問題已經(jīng)成為威脅人類生存的因素。隨著人們綠色節(jié)能意識的提升，電氣自動化的節(jié)能設(shè)計問題成為了廣泛關(guān)注的焦點，為減少電能的消耗和損失，我們選擇電能損耗小的電氣設(shè)備元件，通過使用無功補償設(shè)備，利用有源濾波器等方式，再加以推廣光伏發(fā)電等創(chuàng)新高效能源的技術(shù)運用，實現(xiàn)電氣自動化的節(jié)能設(shè)計，促進能源的可持續(xù)發(fā)展。