电气节能在工业电气设计中的应用

2019-01-18孙艳萍

通信电源技术 2019年3期

孙艳萍

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山 063000）

0 引言

随着社会经济与基础建设的逐渐发展，工业不断深化与创新。工业中，能源消耗逐渐增加，环境污染逐渐加重。因此，必须改善环境，节约能源。相关研究表明，我国社会经济的发展是以高能耗为代价，能源损耗已成为工业生产的重难点[1]。资源节约型社会已成为未来发展的方向，需将电气节能技术引入电气设计工作。

1 电气节能技术在工业设计中应用的原则

对于工业中的电气设计，节能技术是未来发展的趋势，同时也响应了国家环保与节能的号召。设计时，需遵循一定原则，以保证设计的合理与科学。具体原则包含3个方面。第一，经济性原则。工业设计中，电气节能技术的使用成本较高，需详细分析对工业的整体经济利益与效益的影响，保证电气节能技术使用后资金使用的经济性，从而提高资金的使用效率。第二，节能性原则。使用电气节能技术的最终目的是降低能源消耗。第三，适用性原则。工业电气的节能设计需保证工业生产的顺利进行，结合所用设备的使用情况和运行特点，确保电气节能技术较好地应用于电气设备。

2 工业节能设计的重要性

2.1 节能环保设计的必要性

随着我国社会经济与基础建设的发展，工业行业的大规模施工严重破坏了环境，并造成能源的浪费。因此，可利用节能环保技术提高环境保护和能源节约的水平[2]。近年来，我国节能环保技术不断创新和应用，不仅强化了对能源的高效使用，还促进了环境的可持续发展。

2.2 符合国家可持续发展的要求

社会经济的发展对资源供给的影响很大。因此，需重视节能环保，减少污染破坏，并利用相关法律、法规进行约束。工业电气的设计启用较多社会资源，涉及较多应用设计，故每年的能源消耗速度远远超过能源恢复速度。在能源利用率较低的情况下任其发展，极有可能引发资源的恶性循环。

2.3 改变生活环境

随着人们生活质量和生活水平的提高，人们对城市化工业生产的要求越来越高。因此，工业生产企业有义务为人们的生活和工作创造更加舒适的环境。良好的生活环境需贯彻工业节能理念，如能源节约、创新节能技术等，有效提高环境保护和能源节约水平，为人们营造更加美好、健康的生活环境。

3 工业电器设计中节能技术的应用

3.1 供配电系统中应用节能技术

与民用建筑工程相比，工业电气的应用具有一定的特殊性。工业电气的用电负荷等级较高，主要原因是涉及到大量的电气设备。为保障这些设备的运行，需大量的电力给予支持。为实现节能效果，需保证供电系统的稳定和安全，通过减少供电环节减少能源消耗。工业电气的设计中，需遵循同一电压等级的供电系统配电级数不超过两级。工业生产中，使用较多循环水泵或者压缩机，不仅可降低短路容量，减少导体与断流器的短路耐受等级，还可降低线路损耗，减小电缆截面面积。

3.2 变电所需深入负荷中心

如果工业生产厂区较大，需合理设计供电半径。筹划相关区域时，需合理增加变配电装置的使用数量，减少线路使用距离，避免能源损耗。工业工程规划中，如果电气设计工作人员缺少对总体的规划与设计，那么在后期项目出现变配电位置的设计问题时需调整总图，影响整体布局。工程项目设计初期，需加强与总图设计人员的沟通，深入相关变电所发热负荷中心，增加变电所。如果处于危险区域，需与爆炸的危险区域保持足够的距离。

3.3 使用功率因数补偿

工业的电气设计主要是电动机设计，其电缆使用量巨大。由于电缆和电动机属于感性负荷，相关功率因数出现滞后，将增加变压器和线路的损耗。供电系统中，需合理选择电动机和变压器的容量，减少线路感抗。如果提高自然功率因数后仍未达到电网的使用要求，需使用并联电容器作为无功补偿装置[3]，以保证使用端的功率数值达到国家规定要求。同时，高压部分的无功功率由高压电容器补偿，低压部分的无功功率由低压电容器补偿。经过补偿，降低了变压器的容量使用要求。设计人员需遵循相关原则，提高设计的节能水平。

3.4 工业电器变压器设计

工业的电气设计工作中，需明确变电所的位置，保证变压器在变电所中的应用与荷载，从而降低变压器线路的使用量。结合变压器的不同，合理选择材质。通常，变压器的空载损耗不会发生很大变化，所以不能消除变压器的损耗。结合变压器的使用环境，选择节能效果较好的变压器，以减少损耗，提高工作效率。变压器使用过程中，存在空载损耗和有载损耗。损耗值的大小主要由变压器的节点功率和自身电阻决定。因此，需根据实际电阻率选择较小的变压器。另外，选择变压器时，需考虑设备的使用成本。通常，负载为75%～85%的变压器使用效果最好。

3.5 工业电动机的设计

提高电动机的工作效率，可降低电力能源损耗。因此，选择电动机时，需严格控制参数，确认电动机的实际效率。对电动机进行节能设计时，需注意工作效率。如果电动机的工作效率较高，需降低电动机的功率，并结合实际用电情况，避免电动机负载过量引发其他问题[4]。此外，当选择负荷较小的电动机时，可搭配相关装置，以减少电动机的能耗，保证节能效果。最后，控制导线的截面，以降低电动机的电路使用量。

3.6 工业电气线路设计

目前，工业电气设计工作中，线路是重要的组成部分。工业电气的设计对线路设计要求非常高。实际电力传输时，将出现不同程度的电能损耗，主要原因是工业电气设备的的理论使用电能与实际使用电能之间存在差距[5]。为达到节能效果，需合理设计线路数量，保证合理的导线截面。设计电气线路时，需合理设计线路路径并达到使用要求，以降低电路实际电阻，提高用电工作效率。