電氣工程中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)淺析

高卿 田雷雷

海南核電有限公司 海南昌江 572733

電氣工程作為現(xiàn)代科技的核心組成部分，從某種意義上來看，電氣工程的發(fā)達(dá)程度往往也代表著國家的科技水平。由于電氣工程技術(shù)在現(xiàn)代諸多領(lǐng)域中的運用十分普及，如生產(chǎn)制造、冶金、剪裁等，所以為了有效降低能源消耗，便需要充分利用節(jié)能設(shè)計技術(shù)。只有這樣才能夠真正提升電氣工程的節(jié)能水平，促使電氣工程更加穩(wěn)定健康的發(fā)展。

1 電氣工程中的節(jié)能技術(shù)

1.1 輸配電系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

1.1.1 提高輸電效率

輸配電系統(tǒng)當(dāng)屬電氣工程最不可或缺的重要技術(shù)之一，而要切實提高輸配電系統(tǒng)的輸電效率，以達(dá)到節(jié)能減排的效果，則最有效的途徑當(dāng)時減少供配電系統(tǒng)的線路損耗。就目前而言，運用作為廣泛的減少線路損耗措施有：高壓或超高壓輸電；減少變壓級數(shù)、配置變壓器以及安裝無功補償裝置等。就以上措施而言，其均是通過提高線路功率因素的方式來減少線路損耗，以此達(dá)到提高電能質(zhì)量的目的。除此之外，通過改變輸電及供配電方式來降低網(wǎng)絡(luò)的功率消耗亦是幫助輸配電系統(tǒng)節(jié)能的良好方式，而就此方式而言，最常用的措施有調(diào)整輸送電的電壓、降低三相負(fù)載來提高線路的使用效率以及處理導(dǎo)線接頭來避免不必要的線路損耗等。上述調(diào)整方式均是通過對電能的合理分配，從而達(dá)到提高輸電效率的目的。

1.1.2 配電變壓器的節(jié)能技術(shù)

現(xiàn)實生活中，絕大多數(shù)建筑企業(yè)均是通過選取低損耗節(jié)能型的變壓器來節(jié)約電能。諸如大型體育館、圖書館、教學(xué)樓等設(shè)施均是以低功耗節(jié)能型的變壓器為主。而對于對電網(wǎng)電壓波動較大的場所與環(huán)境則需采用具有載調(diào)壓功能的電力變壓器。當(dāng)然，為進(jìn)一步提高現(xiàn)代建筑物的節(jié)能效果，則針對變壓器的具體使用還應(yīng)盡量使其保持在經(jīng)濟運行狀態(tài)，至于所謂的經(jīng)濟運行狀態(tài)，即指變壓器始終在低損耗的狀態(tài)下運行。眾所周知，變壓器的損耗主要分為兩大部分，一為有功耗損，二為無功耗損。其中，有功損耗是指損耗等于額定同損與負(fù)荷電流及額定電流平方比的乘積，而無功損耗則是額定短路電壓百分?jǐn)?shù)乘以額定電容再乘以負(fù)荷電流及額定電流平方比的乘積。至于兩者差異的具體表現(xiàn)則是前者會導(dǎo)致電能流失，而后者則會降低變壓器的運行效率。其中，負(fù)載電流越大，則有功損耗越大；而負(fù)載電流越小，則無功損耗也便越小。當(dāng)然，就變壓器的經(jīng)濟負(fù)荷率而言，通常是變壓器的經(jīng)濟符合與變壓器的額定容量之比。倘若電容過大或過小，則均會形成“小馬拉大車”的形象。長此以往，不僅容易導(dǎo)致變壓器被燒毀，且因容量也會導(dǎo)致資源浪費。通常，針對變壓器容量的選擇，通常是在一般負(fù)荷率的70%左右為最佳。

1.1.3 供電系統(tǒng)中的無功功率補償技術(shù)

就輸配電系統(tǒng)中的絕大部分用電設(shè)備而言，其均屬于具有感性特征的負(fù)載，而正是基于此種感性特征，將在一定程度上降低設(shè)備的運行功率，以便能夠在提升電能利用率的同時真正達(dá)到改善電壓質(zhì)量和補償節(jié)能損耗的目的[1]。

1.2 電機驅(qū)動的節(jié)能技術(shù)

1.2.1 電動機軟啟動節(jié)能技術(shù)

對啟動性能差的三相交流異步電動機而言，若在電壓恒定的情況下直接啟動，則能耗亦將隨著啟動電能的增大而升高。就以晶閘管為主的開關(guān)器件，因其控制核心為單片機，加之符合設(shè)備啟動的軟件可隨時依照驅(qū)動的負(fù)載特性來對點擊啟動過程中各驅(qū)動設(shè)備的特性參數(shù)予以合理調(diào)節(jié)，以此既能保證電機設(shè)備始終處于最佳的運行狀態(tài)，又能避免電機啟動過程中產(chǎn)生的各種無功與有功損耗，繼而達(dá)到降低線路損耗以及節(jié)約電能的目的。

1.2.2 變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)

當(dāng)前吹屑風(fēng)機中也涉及到變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的運用，而導(dǎo)致吹屑風(fēng)機運行效率低下的原因主要分為兩種：一是風(fēng)機本身定速運行所產(chǎn)生的風(fēng)量與風(fēng)量需求不匹配。二是風(fēng)機本身未能處于最佳的運行狀態(tài)。針對上述兩種原因，可采取的解決方法有兩種：一是改善管網(wǎng)特性來改變風(fēng)量，以促使風(fēng)機產(chǎn)生風(fēng)量與風(fēng)量需求相匹配；二是改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速來減少風(fēng)量，這時風(fēng)壓也會發(fā)生相應(yīng)的改變，從而在風(fēng)機輸出功率減小同時也便達(dá)到了節(jié)能的效果[2]。

1.3 照明節(jié)能技術(shù)

使用電子鎮(zhèn)流器，其主要作用是對氣體放電燈的光源啟動及工作時予以限流，以此降低鎮(zhèn)流器的功能損耗。就我國目前使用的鎮(zhèn)流器而言，主要有電感鎮(zhèn)流器與電子鎮(zhèn)流器兩種。其中，電感鎮(zhèn)流器主要是使用工頻交流電，而電子鎮(zhèn)流器則是將工頻點轉(zhuǎn)化為交流電再進(jìn)行供給，以此將降低至少25-35%的功耗。由此可見，電子鎮(zhèn)流器的節(jié)能效果更佳。

2 電氣工程節(jié)能設(shè)計方式

在電氣工程的節(jié)能設(shè)計過程中，可采取降低電能傳輸消耗的方式來避免能源浪費。通常是為了選取適宜的補償設(shè)備，有效提升變壓器的電壓，并對一些適宜的無功設(shè)備進(jìn)行變壓器補償處理，有效降低整個電力系統(tǒng)中的變壓器的輸電能耗，這樣有利于提高設(shè)備運轉(zhuǎn)的效率。其中，無功補償設(shè)備是整個電力系統(tǒng)應(yīng)用過程中非常重要的組成元件，能夠有效提升供電的質(zhì)量，真正達(dá)到節(jié)能的目的；科學(xué)采用有源濾波器，有效減少能源的消耗量[3]。通過將消諧裝置濾掉諧波合理的應(yīng)用到電氣的設(shè)計過程中，其主要的原理是采用有源濾波器，充分突出動態(tài)的性能。這樣有源濾波器便能夠在電氣設(shè)備出現(xiàn)錯誤的操作情況時有效提升電氣設(shè)備的運行效率，真正達(dá)到節(jié)能環(huán)保的作用，最大限度降低電能的消耗量；優(yōu)化設(shè)計照明的設(shè)備，以便能夠更好的滿足照明的需求。通過合理的選擇各種鎮(zhèn)流器、鈉燈、鹵化燈、LED燈等，優(yōu)化照明光源的選擇，盡量選取一些能源消耗量較小的產(chǎn)品，從而達(dá)到節(jié)能的作用。

3 結(jié)語

總之，電氣行業(yè)在我國經(jīng)濟建設(shè)中所發(fā)揮的作用非常大，但在電力系統(tǒng)運行過程中將產(chǎn)生消耗大量的能源。因此，通過做好電氣工程的自動化節(jié)能設(shè)計工作，從源頭上控制好電能耗損量，這樣能夠有效降低電子資源的損耗，促使我國電氣行業(yè)更加穩(wěn)定健康的發(fā)展。