試析電氣工程自動化節(jié)能環(huán)保技術

李東文

一、節(jié)能環(huán)保技術在電氣工程自動化中的作用

在電氣工程自動化項目中融合應用節(jié)能環(huán)保技術可謂裨益良多，具體作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）滿足環(huán)保節(jié)能的實際要求

電氣工程屬于現(xiàn)代化學科，其發(fā)展在一定程度推動著國家科技發(fā)展。當前我國經(jīng)濟增速放緩，生態(tài)和諧理念、高質(zhì)量發(fā)展理念深入人心，電氣工程也逐漸開始朝節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，自動化程序與節(jié)能技術關聯(lián)更加密切，以自適應濾波技術、高節(jié)能變壓器技術為代表的新技術、新工藝不斷涌現(xiàn)出來，給電氣工程提供了更多選擇。對于電氣工程項目建設而言，運用這些綠色環(huán)保新技術不僅能夠提升電氣工程建設質(zhì)量，保證電氣工程的設備以低能耗狀態(tài)運行，還能夠更好地驅(qū)動行業(yè)的長遠規(guī)劃部署，助力行業(yè)持續(xù)性發(fā)展，為國內(nèi)工業(yè)領域發(fā)展做好鋪墊。

（二）有利于資源能源的充分利用

當前國家發(fā)展資源有限，經(jīng)濟建設發(fā)展導致能源消耗巨大。出于長久性思考，需要積極明確現(xiàn)階段生產(chǎn)目標，加快探索節(jié)能減排新舉措，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，推動企業(yè)有效落實可持續(xù)發(fā)展目標。電氣工程自動化節(jié)能技術恰好具備該種特征，它融合了自適應濾波技術、智能無功補償技術[1]等多種前沿技術手段，能夠有效緩解電能產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、輸送過程中產(chǎn)生的損耗問題，減少電氣工程能源消耗總量，將耗電量控制在合理范圍內(nèi)，保證設備功率不影響正常運行和作業(yè)。在電氣工程自動化系統(tǒng)中引入節(jié)能環(huán)保設備，還能夠降低變壓器、照明設施等用能設備本身的能耗水平，節(jié)約生產(chǎn)成本的同時，幫助企業(yè)獲得更多經(jīng)濟效益。

（三）加強系統(tǒng)化運行安全性

人工作業(yè)與技術的融合，推動了電氣自動化概念形成，有效提高了作業(yè)效率，也是技術發(fā)展的動態(tài)過程。現(xiàn)階段電氣工程自動化普遍推廣，驅(qū)動經(jīng)濟增長的同時，也帶來了更大的供能負擔，設計管理不當不僅會增加能源支出，還會削弱系統(tǒng)穩(wěn)定性，造成嚴重的安全事故。而環(huán)保節(jié)能技術的應用，能夠更好地提升設備運用的適用性，通過合理地調(diào)整運行電壓參數(shù)，以滿足系統(tǒng)運行和降耗的目標，提升工程能源利用效率。節(jié)能目標也對電氣線路設計和電氣設備配置有了更高要求，電氣工程設計管理時需要控制好電氣導體之間的距離，對裸露在外的電氣設備進行保護處理，防止雷電襲擊，有助于系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

二、電氣工程節(jié)能環(huán)保技術應用

（一）變壓器節(jié)能控制

變壓器是電氣工程自動化項目中極為關鍵的組成部分，主要是利用電磁感應原理調(diào)整交流電壓，實現(xiàn)電壓變換、安全隔離等功能，若變壓器本身性能不佳，空載損耗、負載損耗過大，將會顯著增加系統(tǒng)能耗負擔，影響節(jié)能功效。

1.優(yōu)化變壓器節(jié)能運行方式

要積極落實變壓器節(jié)能運行舉措，從采購環(huán)節(jié)開始把好設備質(zhì)量關。首先，選擇有節(jié)能功能的變壓器裝置，比如S11-200變壓器，該類型變壓器選用高導磁晶粒取向的Z11-0.3冷軋硅鋼片，以45°斜接方式裝入變壓器，搭配柱軛同截面的新設計工藝，能夠有效降低空載電流和損耗，進而提高變壓器節(jié)能運行水平。其次，要科學確定變壓器規(guī)格，其負載容量決定了運行經(jīng)濟效益，要選擇單獨運行能耗水平較佳的變壓器，確保變壓器符合建筑項目輸變電需求，保證理想的運行效果。再次，選擇適宜的運轉(zhuǎn)方式，保證變壓器負荷得到調(diào)整，優(yōu)化變壓器運行。計算負荷系數(shù)后，確定變壓器的額定功率比值。對于多臺變壓器聯(lián)合使用的情況[2]，需要對變壓器調(diào)整，按照一定容量和接入數(shù)量，在不變損耗等于可變損耗的情況下，對負荷系數(shù)設置，不影響系統(tǒng)正常電量供應，減少變壓器功耗損失。考慮到電氣工程自動化系統(tǒng)運行時，消耗的主要設備為變壓器。為了保證變壓器性能充分發(fā)揮，可以根據(jù)需求選擇兩種不同的變壓器，優(yōu)先考慮其中一個變壓器的運行，當其無法滿足輸變電要求時轉(zhuǎn)用另一個變壓器，有效降低系統(tǒng)總能耗。

2.確定變壓器負載率

通常情況下，建筑物負荷曲線會隨著時間變化。根據(jù)時間函數(shù)，保證建筑負荷平均效率貼合最小效率，才能滿足節(jié)能環(huán)保的要求。根據(jù)建筑用電負荷最小時間段，選擇高于最佳負荷的負荷率，保證能耗水平達到理想值。但是基于負載率條件，無法改變變壓器損耗，只能對線損優(yōu)化，將單個變壓器運行的負載率控制在70%-80%內(nèi)。為了更好實現(xiàn)節(jié)能降耗，提升變壓器負載能力，需要對變壓器采用無功補償，保證運行系數(shù)達標。這一過程中，需要結(jié)合電子感應原理，對電壓器調(diào)整，對主要構(gòu)成部分進行管理，提升變壓器使用壽命，保證選擇的變壓器最大限度滿足電氣工程運行要求。

3.重視變壓器運行的溫度

電氣工程自動化系統(tǒng)運行過程中，變壓器保障了各項設備穩(wěn)定運行，將電壓維持在穩(wěn)定狀態(tài)。變壓器運行過程中會受到環(huán)境因素影響，會出現(xiàn)高溫絕緣老化，影響正常運行。設備消耗隨著運行溫度升高而提升，在對電氣工程設計過程中，還應對變壓器位置合理考慮，將其安置在遠離強光照射的位置，避免熱量過度累積影響運行[3]。

4.節(jié)能變壓器

鐵芯和銅絲是變壓器中較為重要的組成元件，鐵芯主要作用是促成電磁耦合，銅絲主要作用是形成繞組，輔助完成電源的輸入和輸出。實踐中要嚴格控制這些基礎元件的質(zhì)量，其中鐵芯通常由鋼硅片疊裝制成，硅片厚度最好控制在0.35mm或0.50mm，均勻涂抹絕緣漆，節(jié)能降耗要求較高時，也可采用0.20mm的其他合金材料。同時加強繞組構(gòu)件的檢查，確保其所使用材料的絕緣強度和機械強度達標，且結(jié)構(gòu)緊湊，滿足變壓器運行需求。此外還要結(jié)合建筑工程規(guī)模、特征，對變壓器合理布設，盡可能選擇節(jié)能功效的變壓器，保證系統(tǒng)電力供應，實現(xiàn)功能和節(jié)能協(xié)同運行。

（二）設置濾波器

近年來電氣工程自動化技術崛起迅速，各種自動化設備、自動化技術層出不窮，提高生產(chǎn)效率的同時，也加劇了電網(wǎng)運行壓力，各類負荷裝置產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)造成了不小的負面影響，如何提高電路節(jié)能特性和穩(wěn)定性，如何減少諧波污染，成為諸多電氣工程建設者重點關注的問題。濾波器正是在該種情況下得到推廣應用的，它是一種典型的過濾器件，將其應用在電氣工程中，能夠有效降低能耗。濾波屬于物理概念，實際應用十分多樣化，電氣工程自動化設計時，可以有意識地引入自適應濾波器，在提升電氣設備運行的同時，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，使得節(jié)能環(huán)保目標實現(xiàn)。自適應濾波器主要由三部分組成，即濾波電感、濾波電容、電阻，能夠濾除與自身阻抗不匹配的干擾信號，使干擾源原路返回，進而降低電氣工程干擾因素。實踐中可以用于濾除特定頻率的波，比如5次諧波、7次諧波等；也可以用于濾除變頻器、伺服系統(tǒng)等產(chǎn)生的諧波，減少電氣自動化裝置誤動作、誤報警風險，進而提高電氣工程自動化運行效率，實現(xiàn)降低能耗的最終目標。

（三）設計無功補償

電網(wǎng)輸出功率通?？煞譃閮深?，即有功功率和無功功率，前者用于維持用電設備正常運行，促進電能向其他形式能量轉(zhuǎn)化；后者主要用于建立和維持電氣設備磁場，并不直接對外做功，但會間接影響用電設備的工作狀態(tài)，當無功功率不足時，設備無法建立正常電磁場，也無法在額定工況下高效運行。二者之間關系可用下式表示：

（四）加強送電線路控制

節(jié)能環(huán)保技術在電氣工程自動化系統(tǒng)中的合理應用，能夠更好地滿足社會發(fā)展需求，通過融合環(huán)保理念，全面提升工程項目建設質(zhì)量。其中，施工建設人員需要針對工程項目的特征，確保節(jié)能技術有效發(fā)揮。電能在實際傳輸過程中，由于內(nèi)阻因素，阻礙部分電能傳遞，使其在傳遞過程中被消耗。線路損耗便是阻礙電能傳遞的重要原因之一，導線電阻數(shù)越高產(chǎn)生的能耗也越大。想要減少內(nèi)阻對能源的消耗，需要根據(jù)電氣工程供電距離、負荷容量等，在保證供電系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎上，對不同設備進行合理配置。可以從以下幾個方面入手加強把控：

1.導線材質(zhì)

要科學地設置導線電阻率，通過使用環(huán)保材料等方式，降低電阻，從而實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能降耗?，F(xiàn)階段可用的導線材質(zhì)較多，其中尤以銅芯電導率表現(xiàn)最為優(yōu)良，還要綜合考慮經(jīng)濟性、必要性原則進行選取。

2.導線長度

輸電線線路需要合理選擇，盡可能選擇直線布線。變壓器貼近負荷中心，避免電能倒送影響電能損耗。

3.導線截面

供電導線受到橫截面影響，增加截面有助于降低電能損耗，需要對回收年限進行計算，結(jié)合季節(jié)性負荷線路，合理增大線纜截面。

4.線路布局方式

供電線牽涉到全部與電力相關的設備和裝置，是重要的系統(tǒng)損耗來源，需要保證在樓宇中合理布設，并考慮運行和經(jīng)濟性等要素，切實提高布局科學性。

5.線路維護

對于電氣工程而言，其電力設備運行，不僅要保證電力線路穩(wěn)定供應電力，還需要為線路保持良好的環(huán)境。線路存在的電壓損耗，需要及時、有效地處理，并做好日常維護，保證線路供電符合要求[4]。

總之，供電線路是電能損耗的重要源頭之一，要加強研究力度，總結(jié)出切實可行的供電線路節(jié)能措施，從導線類型、長度、截面面積等多方面入手，保證供電線路運行效果，提高系統(tǒng)節(jié)能水平。

（五）合理應用可再生能源

可再生能源能夠通過太陽、風能、地熱能中獲取，尤其當能源消耗過大時，再生能源的利用，能夠緩和實際能源消耗，對能源進行有效補充?？稍偕茉催€有助于提高系統(tǒng)運行的環(huán)保性，為現(xiàn)代化經(jīng)濟發(fā)展提供支撐。

（六）加強照明設備的節(jié)約用電

1.合理選擇照明設備

照明系統(tǒng)也是電氣工程自動化中能耗較高的系統(tǒng)。為了更好地滿足節(jié)能環(huán)保設計要求，以及實現(xiàn)照明設備低能耗運行，需要保證照明設備設計的合理性。因此，在選擇設備的過程中，應選擇具有節(jié)能環(huán)保標準，功耗較小且不會產(chǎn)生較高能耗的照明設備，來保證系統(tǒng)運行。要盡可能選擇光照效果較好、能耗較低的照明燈具，比如LED、熒光燈、鹵素燈等；或者根據(jù)常見的混光照明參數(shù)，合理選擇相應的燈具，降低照明系統(tǒng)的能耗。

2.合理配光節(jié)能

根據(jù)照度計算，配光合理才能更好節(jié)約能耗。針對不同的照明需求，需要根據(jù)實際情況來對照明配光調(diào)節(jié)。根據(jù)不同區(qū)域空間的采光情況，分析照明功能差異和需求，合理設置燈光，采用局部照明、混合照明等方法等，滿足不同時節(jié)和時段的照明需求[5]。

3.優(yōu)化照明控制方式

對于照明燈具的控制，可以選擇智能照明裝置，根據(jù)系統(tǒng)設定轉(zhuǎn)換光照，滿足各種光照需求。場景控制則是利用智能傳感裝置，收集環(huán)境信息，根據(jù)設定數(shù)據(jù)分析信息，對光照方式切換。如，清晨太陽未升起，燈光自動開啟，在光照進入窗戶后，傳感器感應到室外光照，則燈光自動關閉，達到節(jié)能環(huán)保的效果。對于燈具的控制，還可以利用自然光，結(jié)合感應裝置，對光源照度科學調(diào)節(jié)，使得自然光最大限度得到利用，節(jié)約光照電能。

結(jié)論

綜上所述，電氣工程自動化節(jié)能環(huán)保技術應用優(yōu)勢明顯，不僅能夠降低系統(tǒng)能耗、減輕成本負擔，還可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，促成電氣工程的安全、穩(wěn)定運行，實踐中務必要給予充分重視。對于節(jié)能優(yōu)化設計，要從多個角度出發(fā)，選擇節(jié)能效果更為優(yōu)良的變壓器、自適應濾波器，科學選用無功補償方式和設置無功補償參數(shù)，同時加強供電線路的布局設計和運維管理，應用節(jié)能效果更好的照明燈具，為電氣工程自動化節(jié)能效益的提升奠定堅實基礎。