電氣自動化工程中的節能設計方法分析

劉文軍

（甘肅省蘭州市城市建設設計院 730000）

1 電氣自動化工程的特點及節能設計的重要性

1.1 特點分析

1.1.1 技術高度融合。科技的不斷發展，使得電氣自動化技術日趨完善，其應用領域也逐漸拓寬，特別是在高新技術領域中，電氣自動化的技術融合程度越來越高。

1.1.2 技術更加實用。近年來，國家加大了工業產業的發展力度，由此使得電氣自動化在工業生產中的應用日益增多，由此不但大幅度降低了工業生產的人力成本，而且還使工業生產效率得到進一步提升。

1.1.3 引入節能理念。一直以來，電氣產業都被列為高能耗產業，而在電氣自動化工程中引入節能理念，可使生產過程的能耗顯著降低，這樣不但能夠節約成本，而且還能使能源緊缺的現狀得到有效緩解。

1.2 節能設計的重要性

電氣自動化以其自身所具備的諸多特點，在最近幾年里得到快速發展，其在工業生產中的作用和地位隨之提升。通過科學合理的設計，可使電氣自動化運行能力得到顯著改善，但由于對電能消耗的考慮不夠充分，致使電氣自動化在運行中常常會消耗大量的能源，這與節能降耗的理念相違背。在電氣自動化工程中，通過對各種節能設計方法的運用，除了能夠降低電能的消耗減少不必要的損失之外，還能使電網電力供應的緊張狀況得到有效緩解，在提高電氣設備運行效率的基礎上，可以實現節約成本的目標，對于經濟效益的提升具有積極的促進作用。由此可見，在電氣自動化工程中進行節能設計具有重要的現實意義。

2 節能設計方法在電氣自動化工程中的具體運用

2.1 明確節能設計原則

在電氣自動化工程建設過程中，節能降耗是最終目標，為確保該目標的順利實現，應當對節能設計的基本原則加以明確。

2.1.1 安全至上。節約能源的總體消耗量是節能設計的主要目的，而在具體實現的過程中，必須保證電氣自動化系統中的所有電氣設備始終處于安全的運行狀態，若是以犧牲安全性為代價進行節能降耗，那么將會導致電氣自動化系統的故障率增大，不利于系統運行穩定性的提升。鑒于此，在電氣自動化工程中進行節能設計時，必須充分考慮到系統及相關設備的運行安全。

2.1.2 技術先進。電氣自動化出現的時間相對較短，但在科技快速發展的推動下，大量新技術、新材料、新能源在電氣自動化工程的建設過程中得到廣泛應用。不僅如此，越來越多的節能設備也在電氣自動化工程中得到使用，從而進一步提高了電氣自動化的整體水平。因此，在電氣自動化工程節能設計中，應當遵循技術先進的原則，對節能設備進行合理選擇，并對各種新能源進行有效利用，最大限度地降低能耗，實現節能的目標。

2.1.3 持續發展。科學發展觀提出可持續發展的基本要求，基于這一前提，在電氣自動化工程中進行節能設計時，應當對各種資源進行高效、重復利用，為可持續發展目標的實現提供保障。鑒于此，可在節能設計中，對高能耗的環節進行優化，通過長遠規劃，控制能源消耗，實現可持續發展的目標。

2.2 節能設計方法的具體應用

在電氣自動化工程中，節能設計方法的應用主要體現如下幾個方面：優選節能型設備、降低線損、無功補償等等。

2.2.1 優選節能型設備。①節能型變壓器。對于電氣自動化工程而言，變壓器是能耗較高的設備之一。鐵芯和線圈是變壓器的主要組成部分，前者能夠增強后者的磁耦合，換言之，變壓器是一種利用電磁感應的原理制作而成的靜止型用電器。S 系列是比較常用的變壓器，其能耗相對較低，而SH15 非晶合金變壓器要比S 系列的變壓器更加節能環保。這種類型的變壓器以非晶合金帶材作為鐵芯，與S系列中的S11 變壓器相比，可以降低60%左右的空載能耗。鑒于此，在電氣自動化工程中，可將SH15 非晶合金變壓器作為首選，以此來實現節能降耗的目標。

②優選電纜。電力電纜是電氣自動化工程中不可或缺的重要組成部分之一，為實現節能的目標，應當對電力電纜的選擇予以重視，可將導線的穩定運行作為考慮因素，并遵循科學合理的原則，選取能耗較低的電力電纜。目前，市場中較為常見的電力電纜有兩種材質，分別為銅材和鋁材，從價格上看，銅材的電力電纜要比鋁材的電力電纜高很多，而從節能效果上，銅材的電力電纜更加節能。從長遠來看，電氣自動化工程需要長時間的投入使用，雖然選用銅材的電力電纜會使前期投資有所增大，而在持續使用中節約的能源是非常可觀的，因此，建議在電氣自動化工程節能設計中，以銅材的電力電纜為主。

③電動機選型。在電氣自動化工程中電動機是比較常用的一種設備，其能耗高低直接關系到工程的節能效果。為此，在選擇電動機時，可在滿足生產需要的基礎上，選用微型電機，這樣既能提升用電效率，還能降低電機的總體能耗。此外，還可以通過變頻控制的方式，來降低電動機的運行能耗，達到節能的目的。

2.2.2 降低線損。電能在線路中傳輸時，受到各種因素的影響，如電阻、傳輸距離等，會產生一定的損耗，由此會造成電能浪費。因此，降低線損是電氣自動化工程建設中較為有效的一種節能設計方法。通常情況下，電阻與線路的長度和導線的截面積有關，即線路越長，電阻越大，導線截面積越大，電阻越小。基于這一前提，可在電氣自動化工程節能設計中，通過對傳輸線路的長度進行合理設計來減小電阻，從而達到降低電能損耗的目的。同時，可以適當增大導線的截面積，這樣也能使電阻變小，電能損耗將會隨之降低。

2.2.3 設置無功補償。在電氣自動化系統中，部分電氣設備在運行過程中會產生無功功率，由此會消耗較多的電能，不但導致電壓不平衡，而且還會影響電能的有效利用。對于電氣設備的無功功率，可以通過相關的裝置進行補償，這樣便可使功率平衡，降低能耗。節能設計中，可使用電容器對電氣設備的無功功率進行補償，并按照以下情況對電容器的容量進行確定：電氣設備的自然功率、電壓負荷等。同時，在對無功補償方案進行設計時，應當對補償容量進行科學配置，防止無功倒送的情況發生。此外，在進行無功補償時，可對有源濾波器進行應用，這種補償方法具有調節迅速、布置靈活等特點，并且不會產生諧振，能夠達到有效補償無功的效果。

3 結論

綜上所述，電氣自動化工程的運行能耗相對較高，這在一定程度上影響了經濟效益。為此，節能降耗已經勢在必行。在電氣自動化工程節能設計中，應當對相關原則加以明確，以此為基礎，優選節能型設備，并采取有效的措施降低線路損耗，設置無功補償，平衡無功功率，從而最大限度地降低電氣自動化工程的總體能耗，實現節能的目標。