浅谈电气自动化节能设计

浅谈电气自动化节能设计

宋奇孙福全邢志强

淄博华艺建筑设计有限公司;山东文德工程设计有限公司

摘要：在电气信息领域，电气自动化是最近发展起来的一门学科，该项技术和工业生产、群众日常生活关系紧密。尤其是在促进生产效率提升，降低生产成本，改善劳动环境等方面作用显著。随着绿色工业革命的发展，节能开始得到社会的广泛关注，并成为衡量经济健康度的重要指标。

关键词：电气自动化；节能；变压器；无功补偿；光源

一、实际应用以及必要性

1、电气自动化简介

电气自动化是指在利用电能的基础下，驱动电力设备，从而实现生产工作自动化的全新科学技术。例如，生活中的自动洗衣机、家用电器等。而在大型企业中的电气自动化不仅能够提高企业的生产效率，还能降低生产成本，在社会中获得广泛应用[1]。

2、实际应用

众所周知，钢铁行业在实施过程中十分复杂，其中电气自动化设备在这其中的作用不能被取代。例如，自动化炼钢设备、材料传输以及钢铁灌注设备，在钢铁生产中作用至关重要。此外，电气自动化技术在石灰产业上的应用成果也较为显著，例如以现代技术为依托的，具有节能环保、自动化程度较高的石灰窑的建设。它利用现代电气自动化技术，对环境有污染的气体进行处理，实现变废为宝。电气自动化设备不仅可以大幅度地提高生产效率，还能减少生产成本，有效推动石灰产业发展。

3、必要性

电气自动化技术是新技术领域发展的重要目标，电气自动化节能设计工作至关重要。电气自动化节能工作的顺利开展能够最大程度地利用电能，有效减少电能浪费与损耗，电网中也不会由于电量短缺而出现间歇性的供电不足等情况。在企业发展中，电气自动化节能技术有着较为积极的现实意义，不仅能够提高电气设施的安全性，还能有效减少能耗损失

二、电气自动化节能设计原则分析

1、确保安全性

电气自动化的节能设计核心虽然是尽可能的提升这项技术的节能效果，但是在设计过程中却不能够忽视安全性，因为这是确保这些技术得以推广应用的关键，只有保障了相关电气设备能够健康安全运行，才能够更好的应用这项技术，并完成相应的节能目标。

2、应用先进设备和技术

目前科学技术发展极为迅速，很多新的节能技术和设备被不断研发出来并投入使用。因此在进行电气自动化节能设计时，需要注重对当前被研发出来的新技术要进行广泛关注和应用，同时要对当前的新技术进展及时关注和了解，从而在设计中要将这些新技术的应用当成重要的设计重点，进而提升节能效应。

3、保障经济效益

对于电气自动化的节能设计必须要紧密结合生产和生活实际来进行，不能够简单的应用那些具有极高成本的节能技术，这不仅会影响到设计的难度，同时也不利于这些技术的推广，得不到群众的支持，进而难以提升经济效益。

4、有力支持环保

电气自动化节能技术的应用目标不仅要注重对能源的节约，提升能源的使用效率，同时还需要注重电气自动化工程的整体技术的提升。所以在进行节能设计时，需要注重对材料的选择，应用具有经济性、安全性和先进性的材料，防范电器产品老化。如果要对废弃的电器进行处理，需要注重对污染的控制，确保环境，促进能源利用的可循环。

5、支持可持续发展

当前我国已经将能源节约型和环保型发展作为我国社会的发展战略，在这个环境下，电气自动化节能技术必须要以此为纲领，一方面要提升节能减排的力度，另一方面要从长期角度进行科学规划，支持社会经济的可持续发展。

三、电气系统中的节能技术

1、减少电能在线路上的传输损耗

电能在传输的过程中由于导线上存在着电阻就会产生有功功率损耗。然而线路上的电流是不能改变的，为了减少线路上电能的损耗就只有减小导线的电阻。导线的电阻是与电导、发光率高、导线长度成正比，而与导线的截面积成反比。

2、无功补偿

在电力系统中，无功功率占有供配电设备的很大一部分容量，因此增大了线路的损耗，从而造成电网的电压下降，也因此影响了电能质量和电网的经济运行。而对于用户而言，无功功率的直观表现为功率因数偏低，而当功率因数小于0.9时，用户就会向供电部门缴纳一定比率的罚款，因此用户用电的成本也增高，经济效益就会下降。但是我们若选用恰当的无功补偿设备的话就可以实现无功就地平衡，提高功率因数，从而实现节能减耗、提高电能质量、稳定系统电压的目的，而且能够提高经济效益和社会效益。比如，在受导电抗的作用下，电机发出的交流电流和交流电压的相位角不为零，因此电机发出的电能不能完全被用电器吸收，不能被吸收的部分则在电机和用电器之间往返变化而不会释放出来。又因为电容器产生的是超前的无功，因此采用电容器补偿可以与无功率的电能进行抵消，即Q=QL-QC。

3、滤波器

由于电网中的非线性电压电流特性的电气设备的数量不断增加，因此产生的谐波电流也越来越多，而这些谐波电流在电网阻抗上产生的电压与基波电压重叠就会引起电压的畸变，从而造成与电网联结电气设备产生误动作。因此，为了避免这些电气设备的误动作就要消除谐波，而目前消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。

有源滤波器具有很多的特性，比如：反应快，具有优异的动态性能；在无功补偿的模式下消除谐波，功率因数就可以强制达到1；三相补偿的谐波电流可同时滤除2～60次滤波；多元有源滤波器采用并联运行能够使功率范围更宽大。采用有源滤波器对产生的谐波进行过滤，在电气设备误操作之前就将其阻止，则使得电气设备的运行更加有效率，从而也能够使无功补偿达到更好的效果，达到节能的目的。

4、电动机节能

电动机节能是电气设备节能的重要方面。使用高效率电机，减少电动机无谓电能损耗的重要方面就是提高电动机的工作效率，高效率电动机和普通电动机相比，平均功率因素高7％～9％，总损耗减少20％～30％，所以在经济允许的情况下，尽量使用高效率电机，从长远的角度看，能够大量节省电力资源。合理使用交流变频调速装置，科学推广交流电机调速变电技术也是电动机节能方案的1个重要方向，使用变频调速装置时，变频调速装置会根据负载的大小自动调节转速，实现自动与负载的变化相适应，进而提高电机功率，实现节能。

5、制定科学合理的照明方式

选择照明方式以及制定照明指标，在建筑物中，如果某一场合对于照明亮度要求很高时，则应当在该场合采取强弱光源混合照明的方式；如果建筑物内工作位置相对集中，使用单一光源照明即可，最高照度不能高于500lx；如果建筑物内工作位置相对散落，则应当采用分区照明的方式，对各区具体情况，具体解决。明确科学合理的照明标准，不仅要提高照明系统的效率，而且不能因片面强调节能损失照明质量，要综合考虑，系统分析。

四、结束语

综上所述，电气工程的节能设计已经成为当下普遍关注的热点问题，相关部门和单位应该从变压器的选择、功率因数的管控以及输配电线路中电力电缆的节能设计等方面，来做好节能设计，尽可能减少能耗。通过选取合适的变压器，变压器之间的优化组合，处理好功率因数和无功功率之间的关系，按照实际线路需要，选择合适的电力电缆等等方面的优化设计，相信电气自动化工程的节能设计将不再是空谈。

参考文献：

[1]张兰兰.电气自动化节能设计技术应用研究[J].科技致富向导，2012

[2]李勇，芦丹.关于电气自动化节能技术的探讨[J].山东工业技术，2014

[3]孙清化.概述电气自动化节能技术[J].决策与信息（中旬刊），2014

[4]李青.低压电气自动化的节能设计技术[J].城市建设理论研究（电子版），2012