電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)探討

杜衍喆

（青島工學(xué)院，山東青島 266300）

0.引言

國(guó)家對(duì)能源問題特別重視，出臺(tái)了一系列關(guān)于新能源、環(huán)保等方面的政策和措施，電氣自動(dòng)化行業(yè)在發(fā)展的過程中，出現(xiàn)很多環(huán)保和效益問題，電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)是我國(guó)電氣發(fā)展的重要一步，如何進(jìn)行有效的節(jié)能設(shè)計(jì)成為電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的重要問題。節(jié)能設(shè)計(jì)主要從節(jié)能、減排、降耗、環(huán)保等方面出發(fā)進(jìn)行討論和分析，將節(jié)能理念和技術(shù)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化行業(yè)中去，推動(dòng)電氣自動(dòng)化行業(yè)的新變革、新發(fā)展，給國(guó)家、社會(huì)和人民帶來更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值[1]。

1.電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

1.1 綠色環(huán)保原則

電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)要根據(jù)國(guó)家最新的政策、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等文件進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足國(guó)家和地方對(duì)環(huán)保問題、能源問題的要求，在材料設(shè)備方面，在保證質(zhì)量的前提下，選擇節(jié)能環(huán)保型的材料設(shè)備，而且材料要進(jìn)行定期的檢測(cè)和維修維護(hù)，避免由于材料設(shè)備的老化造成能源的消耗和環(huán)境污染，從設(shè)計(jì)出發(fā)，從材料出發(fā)，能夠更好地實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)使用，可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)口碑，提高其綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)習(xí)。

1.2 節(jié)能降耗、安全用電原則

電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)要遵循節(jié)能降耗、安全用電的原則，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮能源的消耗問題，采用不同的方案設(shè)計(jì)和技術(shù)措施，提高資源的有效利用，比如太陽能、風(fēng)能作為可再生清潔能源，可以結(jié)合相關(guān)技術(shù)整合應(yīng)用于電氣自動(dòng)化中，提高資源的利用率，減少成本的支出，同時(shí)也要注意電氣自動(dòng)化工程中的安全。

1.3 注重經(jīng)濟(jì)效益原則

經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)工程項(xiàng)目、一個(gè)企業(yè)重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，企業(yè)要想提高其經(jīng)濟(jì)效益，必須重視節(jié)能發(fā)展的理念，減少資源的浪費(fèi)，設(shè)計(jì)人員從規(guī)劃上要統(tǒng)籌兼顧，在材料設(shè)備、相關(guān)方案、技術(shù)措施等方面要綜合分析考慮，可以將投資回報(bào)率作為使用節(jié)能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，盡可能選擇投資回報(bào)率高的節(jié)能設(shè)備，把經(jīng)費(fèi)控制在合理的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，同時(shí)技術(shù)的不斷研究也需要資金的支持，在開發(fā)節(jié)能技術(shù)時(shí)，要需要將節(jié)能材料成本和維護(hù)成本考慮在內(nèi)，保證經(jīng)濟(jì)收益維持在穩(wěn)定水平。

2.電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)方案

2.1 選擇功能合適、質(zhì)量更好的變壓器

變壓器在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域節(jié)能設(shè)計(jì)處于重中之重，變壓器的設(shè)計(jì)，變壓器方面應(yīng)該要具備較小的功損耗和自動(dòng)補(bǔ)償功能，可以采取相關(guān)措施減少變壓器自身的能源消耗[2]，比如在三相電源上連接單相電設(shè)備可以減少負(fù)荷不平衡，采用單向自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，使得流動(dòng)的三相電電流保持平衡，這些方法都可以使得變壓器實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源，對(duì)于電氣資源遭受損耗的程度有著很大的影響主要在于變壓器的功能和質(zhì)量，要格外重視。圖1為城市環(huán)網(wǎng)供電站的建設(shè)，某工人在進(jìn)行變壓器操作。

圖1 變壓器操作圖

2.2 使用綠色節(jié)能設(shè)備

減小電氣設(shè)備的耗電量也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的一種途徑，目前常見的節(jié)能設(shè)備包括：定時(shí)開關(guān)系統(tǒng)、低功耗照明系統(tǒng)、低能耗制冷系統(tǒng)等，還可以采用最新技術(shù)，比如裝配式光伏建筑一體化、風(fēng)力發(fā)電等、應(yīng)用方向多種多樣，在某些高層建筑，可以在頂樓安裝風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，這些措施都很好地降低了總體能耗。

2.3 減少電能的傳輸損耗

電能在傳輸過程中，由于一些特定情況，或多或少都存在著電能的傳輸消耗，在節(jié)能設(shè)計(jì)中要通過一些措施來減少電能的傳輸消耗，導(dǎo)線本身存在著電阻，這是無法避免的，但是可以通過減少導(dǎo)線的電阻來減少電能在線路上的電能消耗，所以降低電阻的大小是最主要的目標(biāo)，要明確與電阻有關(guān)的因素，進(jìn)行分析得到切實(shí)可行的措施。

從輸電線路本自身獨(dú)特的性質(zhì)來看，導(dǎo)線的電阻首先跟導(dǎo)線的材料有關(guān)系，一般導(dǎo)電材料在導(dǎo)電方面質(zhì)量越高，材料的電阻越小，其次選擇導(dǎo)電性能強(qiáng)的材料，最后電阻的大小與橫截面積有關(guān)，擴(kuò)大導(dǎo)電材料的橫向橫截面積，減少輸電線路的長(zhǎng)度可以使電阻減小。而電路長(zhǎng)度的合理優(yōu)化，涉及到電網(wǎng)的整個(gè)布局，因此布局越簡(jiǎn)單合理，長(zhǎng)度越小，損耗也就越少，當(dāng)然具體情況要具體分析，結(jié)合這些措施綜合應(yīng)用，達(dá)到電能的損耗度最小[3]。

可以采取的措施有很多：控制導(dǎo)線的長(zhǎng)度，設(shè)置電路時(shí)合理布置導(dǎo)線，盡量走直線，減少導(dǎo)線的長(zhǎng)度；由于導(dǎo)線的電阻跟導(dǎo)線的橫截面是負(fù)相關(guān)的關(guān)系，可以加大導(dǎo)線的橫截面面積來減少導(dǎo)線的電阻；變壓器的布置位置應(yīng)該適宜，要減少供電系統(tǒng)之間的距離，盡量靠近負(fù)荷中心；可以選擇優(yōu)質(zhì)的材料，使得導(dǎo)電率更小，減小電能的傳輸消耗，城市配網(wǎng)也有進(jìn)更一步優(yōu)化，分析和研究供配電系統(tǒng)，進(jìn)行城市信息領(lǐng)域的交互，實(shí)現(xiàn)配電信息的整合。

2.4 使用有源濾波器，抑制諧波的產(chǎn)生

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生諧波，節(jié)能降耗有效措施之一是抑制諧波產(chǎn)生，使用有源濾波器可以對(duì)諧波進(jìn)行有效地過濾，提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，增大電氣自動(dòng)化運(yùn)行功率范圍，從而使得電氣自動(dòng)化更加節(jié)能。

2.5 無功補(bǔ)償設(shè)備的合理選擇

在電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)中，由于輸電線路中存在著各種各樣的供配電設(shè)備，因此要綜合考慮分析這方面的因素，無功補(bǔ)償設(shè)備指的是在電力輸送過程中補(bǔ)償所產(chǎn)生的無功功率的電氣設(shè)備，為了避免無功功率在線路上的大量消耗，可以適當(dāng)?shù)夭扇o功補(bǔ)償設(shè)備，使用戶的成本減少，減少輸電線路電能的消耗，促進(jìn)供電系統(tǒng)的工作效益，對(duì)整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的電力質(zhì)量起到極大的改良作用，給社會(huì)、國(guó)家、人民產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，方便人民的工作生活學(xué)習(xí)。

2.6 確定低壓電纜截面

對(duì)于低壓電纜的截面設(shè)計(jì)，應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)、按照電氣自動(dòng)化溫度升降與電壓損耗等情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)供電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)的規(guī)模、大小，位置等進(jìn)行綜合考慮分析，同時(shí)要注意確定供電方式，電方式各不相同對(duì)促使電力線路損耗情況各不相同，在電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)中最好選用三相四線作為供電方式。

3.結(jié)語

科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)物質(zhì)生活追求不斷提高，使得電氣自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)不斷進(jìn)步，在節(jié)能設(shè)計(jì)方面對(duì)其要求越來越嚴(yán)格。通過對(duì)電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)探討，節(jié)能設(shè)計(jì)主要從變壓器、濾波器、節(jié)能技術(shù)、無功功率上考慮，設(shè)計(jì)過程中可以根據(jù)電網(wǎng)電路的環(huán)境、設(shè)備、具體參數(shù)來改良電網(wǎng)布局，選擇合適的變壓器、推進(jìn)光伏風(fēng)力技術(shù)與電氣自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合，這些措施的應(yīng)用，可以讓人們更加注重節(jié)能意識(shí)，減少環(huán)境污染，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展。