電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)

孫文斌

（唐山三友礦山有限公司，河北 唐山 063000）

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段，這更依賴于能源行業(yè)的大力支持。然而，傳統(tǒng)能源的枯竭引起了全人類對(duì)可持續(xù)性和環(huán)境友好性的持續(xù)關(guān)注。在這樣的大背景下，我國的能源工業(yè)持續(xù)發(fā)展，特別是在電氣自動(dòng)化行業(yè)中，節(jié)能技術(shù)和環(huán)境保護(hù)取得了良好的成績，對(duì)于促進(jìn)節(jié)能減排具有重要的指導(dǎo)意義。

1 電氣自動(dòng)化工程中節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1.1 安全性原則

從配電設(shè)備的角度來看，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)要想一直保持高效率和穩(wěn)定性，就必須做好配電設(shè)計(jì)，尤其是配電設(shè)備的設(shè)計(jì)。[1]具體來說，在配電設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)嚴(yán)格遵循安全原則，充分考慮電氣設(shè)備的負(fù)荷容量，并以此為基礎(chǔ)來落實(shí)好線路和其他設(shè)計(jì)工作，最大限度確保供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。另外，在配電設(shè)計(jì)時(shí)要做好一些細(xì)節(jié)方面的工作，比如需要做到防靜電設(shè)計(jì)與防雷設(shè)計(jì)這兩項(xiàng)工作。

1.2 高效性原則

從電氣設(shè)備的角度來看，如何有效提高設(shè)備的運(yùn)行效率和質(zhì)量是必須考慮的問題。對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備來說，有許多設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下功率不在最高值，一些設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的功率還會(huì)遠(yuǎn)低于額定功率，這直接影響了設(shè)備運(yùn)行效率與質(zhì)量 。為此，在實(shí)際開展電氣自動(dòng)化工程節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要充分做好有關(guān)于電氣設(shè)備方面的設(shè)計(jì)工作，將提升設(shè)備運(yùn)行效率作為設(shè)計(jì)的重要原則來把控，同時(shí)確保可以有效減少電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的能耗。

1.3 節(jié)能性原則

相關(guān)企業(yè)在開展電氣自動(dòng)化工程時(shí)，不僅要關(guān)注自身利益，更要科學(xué)認(rèn)識(shí)節(jié)能問題。在電氣自動(dòng)化工程的實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)更加注重節(jié)能。能源和環(huán)境保護(hù)是電氣自動(dòng)化時(shí)代提出的一個(gè)新思想，在電氣自動(dòng)化的實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)更加注重節(jié)能減排。[2]所謂的節(jié)能，不僅要求在電氣自動(dòng)化項(xiàng)目中減少自身的能耗，而且還要求在項(xiàng)目實(shí)施中減少對(duì)周圍環(huán)境的污染。

2 電氣自動(dòng)化工程中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用策略分析

2.1 降低傳遞過程中的損耗

電有阻力。正是因?yàn)樽枇Φ拇嬖冢趧?dòng)力傳遞的過程中有一定的損耗。通過相關(guān)研究學(xué)者的分析，結(jié)合有線傳輸?shù)念愋秃透艣r，可以清楚地看到這一點(diǎn)，在實(shí)施工程的各個(gè)階段都不同程度地?fù)p耗了一些資源。從物流學(xué)上來講，電流中電阻由導(dǎo)線長度、電導(dǎo)和橫截面積的大小共同決定。如果想要實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制，就需要從這些方面入手，對(duì)于材質(zhì)的選擇要尤為重視，通過不斷地篩選和判別，最后選擇出電阻能力較小的材質(zhì)運(yùn)用到實(shí)際的應(yīng)用過程中。這樣一來，就可以在一定程度上降低電力傳遞過程中出現(xiàn)的各種類型的損耗。除此之外，在進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)過程中，需要不斷地對(duì)電力系統(tǒng)中的電管理工作進(jìn)行控制，可以有效地結(jié)合負(fù)載中心及電力系統(tǒng)等，爭(zhēng)取做到損耗程度最低化。在當(dāng)前開展電氣工程以及自動(dòng)化應(yīng)用的過程中，需要考慮到其本身所消耗的能源。[3]這一項(xiàng)工程雖然能夠?yàn)楣I(yè)發(fā)展帶來積極影響，但是能源的消耗也相對(duì)較大。作為相關(guān)的單位以及企業(yè)需要高度注重這一點(diǎn)，降低能源的消耗，提高節(jié)能管理的整體質(zhì)量。需要將重點(diǎn)放在如何提升節(jié)能效果上。技術(shù)人員需要根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化在設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)需求，充分地結(jié)合能源的使用狀況，以此作為基礎(chǔ)開展節(jié)能設(shè)計(jì)，不斷降低能源的消耗，同時(shí)也能夠保障電氣工程以及自動(dòng)化的運(yùn)行效率，使運(yùn)行質(zhì)量得到提升與改善。

2.2 完善管理機(jī)制，合理選擇變壓器

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，在當(dāng)前企業(yè)進(jìn)行管理的過程中，想要提高電氣工程以及自動(dòng)化管理工作應(yīng)不斷提高其管理水平，要求領(lǐng)導(dǎo)人員高度重視管理工作的重要性，建立科學(xué)合理的監(jiān)督管理體系，確保電氣工程以及自動(dòng)化系統(tǒng)始終處于一種正常的運(yùn)行狀態(tài)中。不僅如此，還需要建立一支高水平、高素質(zhì)并且具有高管理能力的隊(duì)伍。其目的是為了提高管理過程中所有的管理人員的專業(yè)水平，明確管理的目標(biāo)以及目的，定期做好對(duì)隊(duì)伍的教育培訓(xùn)工作，完善管理人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)，促使其能夠掌握更加先進(jìn)、有趣并且質(zhì)量高效的管理理念以及管理技術(shù)，將管理責(zé)任與管理任務(wù)落實(shí)到每一個(gè)人身上，提高工作人員的責(zé)任心以及工作積極性，滿足電氣工程以及其自動(dòng)化發(fā)展的實(shí)際需求。

在設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，變壓器應(yīng)該放在中心位置，這里的節(jié)能設(shè)計(jì)可以有效降低電氣自動(dòng)化的能耗。設(shè)計(jì)原理是變壓器能有效防止電氣系統(tǒng)中電流和電壓的轉(zhuǎn)換。

第一，在材料選擇上，工作人員應(yīng)優(yōu)先選擇節(jié)能環(huán)保的材料，比如：銅、絕緣材料等。

第二，應(yīng)該較多地選擇銅作為變壓器的主材料，銅在變壓器中起著十分重要的作用。它能夠代替變壓器中的硅，可以有效地提升變壓器的運(yùn)行效率，[4]還可以起到降低能耗的作用，進(jìn)而起到節(jié)能效果。

第三，在商品市場(chǎng)中有多種材質(zhì)和類型的變壓器，工作人員應(yīng)該首先選擇具有節(jié)能效果的變壓器，定期對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，并經(jīng)常對(duì)變壓器進(jìn)行更換，進(jìn)而使變壓器一直保持在最好的狀態(tài)。

第四，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)變壓器的功率和數(shù)量進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算。在不同的項(xiàng)目中對(duì)于電量的要求不同，需要根據(jù)項(xiàng)目的具體需求選擇變壓器，在電力系統(tǒng)中放置的變壓器容量低會(huì)降低變壓器的使用時(shí)間，在電力系統(tǒng)中放置的變壓器容量高會(huì)造成資源浪費(fèi)。因此，在選擇變壓器的過程中，設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)電源系統(tǒng)的實(shí)際狀況和實(shí)際功率數(shù)據(jù)選擇合適的變壓器。另外，還要對(duì)變壓器的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算。變壓器的數(shù)量不應(yīng)太多，否則會(huì)導(dǎo)致資源損失。

2.3 增強(qiáng)信息使用的安全性，優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)方案

人們?cè)谑褂镁W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過程中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性也提出了更高的要求。如果安全性不高，就會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際使用時(shí)所出現(xiàn)的問題越來越多，甚至導(dǎo)致信息的泄露和盜用等等。為了解決這一問題，需要提高數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性，要高度注重?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珕栴}，現(xiàn)階段數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)安全問題時(shí)，多數(shù)情況下是由于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)自身的軟硬件接口導(dǎo)致的。為此，想要保證這些電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用質(zhì)量得到提升，需要對(duì)其軟硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，科學(xué)合理地選擇最為恰當(dāng)?shù)陌踩b置。在這一過程中需要嚴(yán)格地按照可靠、實(shí)用等原則，選擇最為安全的裝置，進(jìn)一步地強(qiáng)化整個(gè)安全裝置的控制系統(tǒng)，并且保障控制系統(tǒng)的功能和模塊之間具有非常強(qiáng)的兼容性，提高其應(yīng)用的質(zhì)量以及效果，安全地完成信息傳輸工作。[5]除此之外，如果發(fā)現(xiàn)了在整個(gè)工程中存在系統(tǒng)薄弱的環(huán)節(jié)，需要及時(shí)地做好安全的防護(hù)以及監(jiān)督管理工作，制定更為完善健全的監(jiān)控方案，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)過程中存在哪些隱患問題，例如信息在傳輸時(shí)出現(xiàn)亂碼問題、信息被盜用等，及時(shí)地結(jié)合實(shí)際狀況進(jìn)行解決，改變其中問題過多這一現(xiàn)象，增強(qiáng)該系統(tǒng)在使用時(shí)的效果，切實(shí)地滿足電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)在使用中的安全需求。

在電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，涉及的方面比較廣泛，整個(gè)操作過程非常復(fù)雜，這就要求相關(guān)電氣設(shè)計(jì)人員具備足夠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和專業(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(jì)。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(jì)中，主要是依靠人工來實(shí)現(xiàn)電氣工程的整體設(shè)計(jì)，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要大量的成本，進(jìn)行人力的投入，而且人工操作難免會(huì)產(chǎn)生誤差，不同設(shè)計(jì)人員之間也難以實(shí)現(xiàn)完美配合。所以，在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問題，由此我國傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量相對(duì)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(jì)人員已經(jīng)能夠成功地采用CAD 技術(shù)對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化和統(tǒng)籌，在一定程度上能縮短設(shè)計(jì)周期，而且也能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)質(zhì)量提供保障。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，遺傳算法是較常用的，這種算法在先進(jìn)性、實(shí)用性以及高效性上都有較為優(yōu)異的表現(xiàn)。

2.4 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，合理選擇無功補(bǔ)償設(shè)備

在使用電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的過程中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是不可忽略的一部分。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)記錄占據(jù)著極為重要的地位，需要結(jié)合該企業(yè)本身的發(fā)展?fàn)顩r構(gòu)建獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確保電氣工程自動(dòng)化的內(nèi)容能夠通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)地進(jìn)行傳遞，使得其信息傳遞的質(zhì)量以及傳遞的效果都可以得到提升。利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也能夠讓各部門對(duì)電氣工程進(jìn)行有效的控制。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的支撐之下，管理系統(tǒng)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)能夠有效地進(jìn)行互換，使得電氣工程在其自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的過程中效率得到提升，確保運(yùn)行的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性。技術(shù)人員也可以有效地將電氣工程自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)一步地結(jié)合，確保該工程的質(zhì)量得到改善。利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的監(jiān)督管理，能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用和分析，真正意義上實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)、互通，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在使用時(shí)的使用效果。由于功率因數(shù)低會(huì)導(dǎo)致用戶用電成本增加，為了有效保證無功處于平衡狀態(tài)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇最合適的無功補(bǔ)償設(shè)備?？紤]到選擇無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)需要考慮的因素很多，為此在實(shí)際選擇時(shí)要嚴(yán)格遵循相關(guān)的原則，確保無功補(bǔ)償設(shè)備有充分的適用性。[6]總的來說，無功補(bǔ)償設(shè)備選擇時(shí)要遵循三方面的要點(diǎn)：

一是若使用電容器來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償目的，則要根據(jù)參數(shù)來確定電容器容量。

二是考慮到以往的補(bǔ)償電容器中的電容器分擔(dān)方式有一定的局限性。為此，在節(jié)能設(shè)計(jì)理念下，為實(shí)現(xiàn)最佳的補(bǔ)償效果，可以采用集調(diào)節(jié)平衡、定位準(zhǔn)確及適應(yīng)面廣泛的一體化切投方式。

三是在安裝無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，最好是就地安裝，直接完成補(bǔ)償，這樣可以最大限度地減少線路上的無用功傳輸，對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果大有裨益。

2.5 增強(qiáng)技術(shù)，加大源濾波器的應(yīng)用

目前想進(jìn)一步地滿足我國工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展以及其他領(lǐng)域在使用電氣工程自動(dòng)化中的要求，需要各企業(yè)結(jié)合自身的實(shí)際狀況，進(jìn)一步地提高其自動(dòng)化水平以及自動(dòng)化的集成程度。在這一階段，技術(shù)人員要嚴(yán)格地按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立并且完善電氣工程自動(dòng)化體系。在整個(gè)電氣工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分地考慮到各企業(yè)的實(shí)際需求制定自動(dòng)化程序，需要利用更多先進(jìn)的技術(shù)來提高自動(dòng)化的效果。除此之外，在設(shè)計(jì)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中，要求工作人員樹立更為先進(jìn)的技術(shù)理念，并且不斷將這些理念進(jìn)行開發(fā)、升級(jí)，提高理念的應(yīng)用效果，創(chuàng)新自動(dòng)化系統(tǒng)以及自動(dòng)化功能在使用時(shí)的效果。各企業(yè)在開展自動(dòng)化的全過程中，需要不斷優(yōu)化并且完善該系統(tǒng)，加強(qiáng)各部門之間的聯(lián)系，增強(qiáng)自動(dòng)化系統(tǒng)在使用時(shí)的效果，讓電氣工程自動(dòng)化水平得到提升，并且實(shí)現(xiàn)資源共享，以保障電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)其效率得到改善。利用有源濾波器消除諧波存在不利的影響，諧波可能對(duì)電氣設(shè)備造成不同程度的損壞，這可能會(huì)增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān)并導(dǎo)致容量降低；降低設(shè)備利用率。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展理念受到社會(huì)的廣泛關(guān)注和認(rèn)可。為了適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，電氣自動(dòng)化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化至關(guān)重要，在電氣自動(dòng)化工程的應(yīng)用中，必須進(jìn)行科學(xué)的節(jié)能設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)。在節(jié)能設(shè)計(jì)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(dòng)化工程的應(yīng)用效果。