淺析電氣自動化工程中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)

劉真男

摘 要 近年來，在社會經(jīng)濟水平提升下，人民生活水平的不斷提高。本文將基于我國電力需求變化的實際情況和能源節(jié)約的現(xiàn)實需求，著重討論電氣自動化工程中節(jié)能設(shè)計技術(shù)?，F(xiàn)階段我國人口出現(xiàn)密集化的趨勢，城鎮(zhèn)化水平也不斷地增大，導(dǎo)致各大小城市對于電力的需求量不斷地增加，作為直接影響，城鎮(zhèn)的電網(wǎng)密度和規(guī)模也不斷加大，電網(wǎng)中的相關(guān)電力設(shè)施的安裝量也進(jìn)一步加大。電力的設(shè)施在進(jìn)行工作運轉(zhuǎn)的時候，會產(chǎn)生一定量的諧波，給城鎮(zhèn)中的電網(wǎng)帶來了一定程度的威脅，影響電力系統(tǒng)整體的運轉(zhuǎn)，同時也損耗了大量的能源。

關(guān)鍵詞 電氣 自動化 節(jié)能設(shè)計

中圖分類號：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）12-0013-02

在電氣領(lǐng)域中，電氣自動化屬于一種新型的技術(shù)。這是科技發(fā)展的重要成果之一?，F(xiàn)階段，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍極其廣泛，在電氣自動化工程中，運用節(jié)能設(shè)計技術(shù)，有利于減少資源的浪費，提高資源的利用率和工作效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，為企業(yè)創(chuàng)造良好的效益。當(dāng)前，我國在經(jīng)濟建設(shè)的過程中，非常重視節(jié)能減排。因此應(yīng)該重點研究節(jié)能技術(shù)，促進(jìn)不同行業(yè)的節(jié)能工作。

1 電氣工程自動化的功能

運用電氣自動化技術(shù)，相關(guān)的工作人員就可以對設(shè)備中的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行較為全面和具體的采集，而且也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的初期處理[1]。通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和比對，可以發(fā)現(xiàn)電氣工程的整體運行狀況，而且在這個過程中，一旦電氣工程運行出現(xiàn)隱患，也可以被及時地發(fā)現(xiàn)和解決，這樣一來，就可以對電氣工程運行的整體質(zhì)量進(jìn)行提升。除此之外，運用自動化技術(shù)能夠幫助電氣設(shè)備實現(xiàn)故障排查，一旦在排查過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備的某些部位出現(xiàn)故障，就可以進(jìn)行記錄，進(jìn)而找到故障所在，并且提出相應(yīng)措施。這樣一來，工作效率就得到了極大的提高，而且也加強了相關(guān)人員對電氣工程的認(rèn)知和操作水平。自動化的另一個優(yōu)勢就是其具有良好的控制能力，在進(jìn)行設(shè)備操作的過程中，工作人員不用實際的對設(shè)備進(jìn)行操作，而是可以通過電腦屏幕進(jìn)行隔空操作，這樣的遠(yuǎn)程操作就可以保證工作人員的安全性，還可以減少資金的投入。最后，自動化功能也具備良好的診斷效果，其中一些高科技插件能夠幫助相關(guān)人員對機械內(nèi)部的故障進(jìn)行判斷，然后將這些采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偪刂行模晒ぷ魅藛T進(jìn)行集中的處理。

2 電氣自動化工程中節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用策略

2.1 做好電氣能源損耗方面的工作

通常情況下，當(dāng)電氣自動化系統(tǒng)運行時，消耗的能量較多，因此相關(guān)工作人員可以通過對電阻的優(yōu)化來降低能耗。在電氣自動化工程中必須提高新材料的使用率[2]，選擇高性能電線，進(jìn)而在市場上代替?zhèn)鹘y(tǒng)電線，并選擇大橫截面積的電線以減少能源浪費和提高能量傳輸速度。同時，可以使用直線傳播代替光線傳播來優(yōu)化電線的路徑，以加快能量傳輸?shù)乃俣萚3]，此外，還需要減小變壓器與用電器之間的距離和直徑。

2.2 科學(xué)地選用變壓器

在設(shè)計變壓器的過程中，不僅要突出節(jié)能設(shè)計技術(shù)的效果，還要適應(yīng)電氣自動化工程的需要。在實際設(shè)計的過程中，還需要考慮具體情況，確保設(shè)計工作的科學(xué)性與合理性。第一，在實際的操作過程中，相關(guān)人員應(yīng)該選用具備節(jié)能作用的變壓器，節(jié)能的變壓器能夠促進(jìn)對有功功率的合理控制;第二，還需要考慮具體情況，適當(dāng)?shù)剡x擇具有單向性特征的自動補償設(shè)備，以此確保三相電流始終具有平衡的功能。在實際工作中合理地運用這種設(shè)備，可以避免發(fā)生負(fù)載不平衡的情況，還能夠有效地控制變壓器本身的損耗，確保其在最低的范圍內(nèi)[4]。除此之外，還需要注意盡量減少變壓要求對功率造成的影響，適當(dāng)?shù)剡\用單相自動補償設(shè)備，這樣可以減少變壓器過度負(fù)荷的情況，還可以保證供電效果。

2.3 實現(xiàn)新能源并網(wǎng)

隨著新能源的普及，其在電氣自動化工程中的供電所占成分也越來越高。為了保證用電的安全性和穩(wěn)定性，如何將新能源連接到電網(wǎng)成了當(dāng)前的首要任務(wù)。諸如太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的新能源發(fā)電方式，其工作模式高度依賴于天氣，發(fā)電質(zhì)量也與天氣狀況直接相關(guān)。例如，一旦用戶端的電力需求急劇增加，但是當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件不能支持如此大的電力消耗，這就必然要增加周圍火力發(fā)電廠的電力供應(yīng)，這將破壞電力供應(yīng)的平衡，甚至?xí)?dǎo)致整個電網(wǎng)的重大事故。當(dāng)電力需求突然下降時，情況也是如此，如果不采取相應(yīng)措施，新能源產(chǎn)生的電能將過剩并以其他形式釋放，從而造成嚴(yán)重浪費。由于這些不確定性都與天氣有關(guān)，因此只要將天氣中一些可測量且有效的數(shù)字參數(shù)與發(fā)電輸出相關(guān)聯(lián)，就可以獲取新能源發(fā)電規(guī)律的曲線并將其反饋給電網(wǎng)調(diào)度員，從而實現(xiàn)新能源的并網(wǎng)運行。

2.4 進(jìn)行變壓器節(jié)能設(shè)計

電氣自動化節(jié)能設(shè)計的階段變壓器是十分重要的，通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析就可以看出，在設(shè)計過程中，如果可以提前對符合要求的變壓器進(jìn)行設(shè)計和預(yù)估，就可以使變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)性能的最優(yōu)化。變壓器的使用可以在一定程度上調(diào)節(jié)設(shè)備的有序性，通過對能源設(shè)備進(jìn)行分析可以看出能源設(shè)備順利運行與變壓器是密不可分的，以節(jié)能改變和變壓器調(diào)整的形式作為前提，接著從各個角度進(jìn)行監(jiān)管與控制，就可以在一定程度上提升變壓器的穩(wěn)定性[5]。比如，s15型配電變壓器的節(jié)能性就非常優(yōu)異，通過對變壓器協(xié)調(diào)能力以及各方面的能力進(jìn)行分析，可以看出變壓器的自動化是非常重要的。變壓器在電氣自動化工程中的應(yīng)用是必要的，變壓器能對電流電壓起到轉(zhuǎn)換的重要作用，如果變壓器的設(shè)計沒有達(dá)到合理化，那么就會出現(xiàn)能源的浪費現(xiàn)象。

2.5 無功補償

無功補償是電氣自動化工程中節(jié)能設(shè)計的重要手段，當(dāng)電氣系統(tǒng)運行時，配電設(shè)備的無功功率通常會造成很大的能量消耗，不利于電壓的平衡，也不利于能源的有效利用，因此在實踐中應(yīng)對電氣自動化工程進(jìn)行無功補償。首先，在進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計時，科學(xué)合理的無功補償設(shè)備可以降低能量消耗。其次，當(dāng)無功補償在電氣自動化工程中應(yīng)用時，可以確保電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運行[6]。最后，在進(jìn)行無功補償?shù)倪^程中，如果其中有諧波出現(xiàn)，應(yīng)該用定量串聯(lián)電阻的方式來進(jìn)行諧波消除。在進(jìn)行實際操作時，還要和其他無功能量消耗進(jìn)行結(jié)合，利用科學(xué)合理方法進(jìn)行無功補償，從而提升無功補償在電氣自動化工程中的應(yīng)用效果。

2.6 實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計控制

電氣行業(yè)會隨著時代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生新的突破，所以實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計控制也是電氣行業(yè)發(fā)展的必然現(xiàn)象。目前，在我國的一些電氣工程中，已經(jīng)實現(xiàn)了部分節(jié)能設(shè)計化。但是，由于一些地區(qū)經(jīng)濟落后，在電氣工程節(jié)能設(shè)計化的設(shè)計上，沒有進(jìn)行較多的投入，所以整體的節(jié)能設(shè)計化發(fā)展受到了一定程度上的制約，未能實現(xiàn)全部節(jié)能設(shè)計化。不過，由于我國科學(xué)發(fā)展十分迅速，相信不久后節(jié)能設(shè)計化的范圍就會被不斷擴大，而且節(jié)能設(shè)計化的應(yīng)用也會被普及。

2.7 優(yōu)化節(jié)能設(shè)計方案

在對電氣工程進(jìn)行相關(guān)節(jié)能設(shè)計的過程中，涉及的方面較為廣泛，而且整個操作的過程十分復(fù)雜，這就要求相關(guān)的電氣設(shè)計人員擁有非常足夠的設(shè)計經(jīng)驗以及專業(yè)能力，才能夠?qū)﹄姎夤?jié)能方面的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行十足的掌握，按照國家規(guī)定的規(guī)范和原則進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計。這使得電氣工程最終呈現(xiàn)出來的效果符合國家標(biāo)準(zhǔn)，而且在性能以及外觀上都得到一定程度上的保障。在我國以前的傳統(tǒng)設(shè)計中，主要是依靠人工來實現(xiàn)電氣工程的整體設(shè)計，所以在進(jìn)行設(shè)計的過程中需要大量的成本來進(jìn)行人力的投入，而且人工操作難免會產(chǎn)生誤差，設(shè)計人員之間也難以實現(xiàn)完美配合。所以，在設(shè)計過程中經(jīng)常會出現(xiàn)問題，因此我國傳統(tǒng)電氣設(shè)計質(zhì)量相對較低。但是，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)階段，設(shè)計人員已經(jīng)能夠成功地采用 CAD 技術(shù)，對相關(guān)的設(shè)計進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化和統(tǒng)籌，在一定程度上，縮短了設(shè)計周期，并為設(shè)計質(zhì)量提供保障。在進(jìn)行設(shè)計的過程中，遺傳算法是較常用的，這種算法在先進(jìn)性、實用性以及高效性上都有較為優(yōu)異的表現(xiàn)。

2.8 電力電纜的選擇

在電氣自動化工程當(dāng)中，電力電纜是設(shè)計的中的重要組成部分，且這部分最容易受到外部環(huán)境和人員的因素影響。電力電纜的參數(shù)選擇需要考慮多個方面，例如根據(jù)電力系統(tǒng)中電流大小和電流密度等參數(shù)來綜合選擇電纜的橫截面大小。目前在工程中得到廣泛運用的電力電纜材料分為銅制和鋁制兩種，兩種材質(zhì)的電纜材料主要區(qū)分在價格上面，鋁制電纜在成本上要遠(yuǎn)低于銅質(zhì)的電纜，因此許多電氣行業(yè)從業(yè)人員在設(shè)計的時候都傾向于選用鋁制的電纜材料，但是鋁制的電纜材料在安全性能方面要低于銅質(zhì)電纜，并且其的耗電量也相對較高，所以在成本允許的情況下，在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)盡量選擇銅質(zhì)電纜。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等環(huán)保能源發(fā)展理念受到社會的廣泛關(guān)注和認(rèn)可。為了滿足時代的發(fā)展需求，對電氣自動化工程中的節(jié)能設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化十分有必要。在電氣自動化工程的應(yīng)用中，必須進(jìn)行科學(xué)的節(jié)能設(shè)計，可以實現(xiàn)環(huán)境保護的社會經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)。在節(jié)能設(shè)計過程中，必須遵循科學(xué)的原則，采用科學(xué)的方法，提高節(jié)能工程的總體效果和質(zhì)量，全面提高電氣自動化工程的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐紫陽，黃建樂.電氣工程自動化及其節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用探究[J].農(nóng)家參謀，2018（24）：237.

[2] 李永男，高任，金松林.電氣自動化工程中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)探究[J].工程技術(shù)研究，2019，04（20）：110-111.

[3] 李媛，楊懷江，楊士奇.電氣自動化工程中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（09）：26-27.

[4] 同[2].

[5] 同[2].

[6] 同[3].