电气自动化的节能设计技术探讨

2021-09-26刘龙云

光源与照明 2021年1期

刘龙云

山东科技大学，山东济南 250031

0 引言

在当前自动化程度不断提高的背景下，电气行业也出现了自动化发展趋势，在这种情况下，需要针对电气自动化的节能设计进行深入分析，降低能源浪费问题出现的概率。以节能理念为核心进行设计，可以避免能耗过高导致的环境问题，加强用电的安全性，为以后社会的发展创设优秀的环境条件。因此，需要针对电气自动化的节能设计技术进行分析，探讨其应用意义以及必须遵循的基础原则，并明确实施细节，以实现良好的建设目标。

1 电气自动化应用节能设计技术的意义

电气自动化属于电气信息领域的新型研究模块之一，与人们的日常生活应用以及工业生产活动存在较为紧密的联系。在工业生产流程中，合理应用电气自动化节能技术可以显著提高设备运行效率，降低所需的能耗，为工厂节约经费投入。同时，还可以减少人力成本，有助于经济效益的提升。

随着可持续发展战略的进一步落实，节能性已经成为行业关注的重点内容[1]。因此，需要将电气自动化与节能技术进行深度融合，使其展现良好的环保效果，为之后的社会发展创设有利条件。虽然自动化技术能够快速推动各行各业提高基础工作效率，但如果没有应用节能设计技术，也便无法规划长远发展，因此节能设计形式对电气自动化具有重要的应用意义。

2 电气自动化应用节能设计技术的原则

2.1 安全原则

在进行电气自动化系统的节能设计时，应当遵循安全性的基础原则。由于电气装置本身具有高度危险性，如果没有采取有效的控制措施，便有可能造成安全事故。因此，在进行节能设计前，必须首先保证系统的安全性，确保其能够正常应用，随后再开始应用节能技术。此外，在节能设计过程中，需要重视这一系统与安全模块的兼容性，避免出现节能效果提升，安全性却下降的不平衡问题，为以后的应用打下坚实基础。

2.2 环保原则

在设计电气自动化的节能部分时，应当注重遵循环保性原则。当前，社会经济的快速发展导致高污染行业逐渐增多，整体生态环境出现了恶化的趋势。为了控制这一问题的蔓延速度，电气自动化的节能设计应当具备基础环保性能，避免对环境造成不良影响，提高运行的生态绿色效果[2]。设计人员需要考虑电气设备的需求条件，并明确其对大自然可能产生的影响。通过平衡能源消耗状况，完善节能设计体系，使其能够达到保护生态的目标，有效满足环保原则。

2.3 经济效益原则

由于电气自动化普遍应用于工业生产的过程中，因此需要注重实施经济效益，避免过度注重环保性导致应用质量下降。通过保障基础经济效益，能够使相应的企业倾向于电气自动化应用，避免出现抵触行为，有效提高推广效果，为相关部件的节能设计实施策略打下坚实的发展基础。

3 电气自动化应用节能设计技术的策略

3.1 针对变压器进行节能设计

在设计电气自动化的节能应用时，应当对变压器环节进行深入研究，尽可能使其达到较低的能耗级别，提高节能效果。变压器属于电气自动化系统中最为关键的设备之一，能够针对电压、电流、功率进行转换，使其可以被系统所利用。常规情况下，变压器消耗的能源较多，占据了电气自动化系统的绝大部分能耗。因此，针对变压器进行节能设计属于较为关键的部分。相关人员可以针对变压器应用的型号以及材料进行筛选，确保其节能效果能够符合标准。在制作变压器的过程中，如果使用了不同的材料或工艺，最后运行时的功耗也会产生对应的差异。因此，设计人员需要选择合适的铜片、绝缘材料、硅钢片（见图1）等部件，避免出现能源浪费的情况，提高变压器的节能效果。

图1 变压器硅钢片

3.2 增强系统功率

为了达到良好的节能效果，电气自动化系统应当采取有效的方式，提高整体自然功率，进一步强化能源的利用效果。例如，在用户负载率持平，基础工艺保持不变的情况下，应当选择少数电动机进行应用，提高系统运行效率，达到节能的设计目标。同时，还可以选择具有自动变频功能的模块，使电动机能够在负载相对较少时进入低功耗状态，有效实现节能目标。部分电气自动化系统自然功率较低，无法达到用电的基础需求，在这种情况下，可以利用人工补偿的措施，强化系统功率，使其能够减少无用功传输，从而有效提高节能效果，实现优秀的设计质量。

3.3 降低电能损失

由于电气自动化节能设计的基础核心是减少电能的损耗，可以通过降低网损的方式提高整体节能效果。在电网运行的过程中，如果输电导线的电阻过高，便会导致能源的损耗上升，不利于节能设计的进一步落实。因此，需要采取相关方案，降低线路本身的电阻，实现节约损耗的目标。电阻与导线应用的材料、横截面积、长度具有较为紧密的联系，故需要采取针对性方案解决电阻过高的问题。可以通过减少长度、增大横截面积等方式进行处理，长度越短，相应的电阻也会越小，从而能够实现节能目标。增大横截面积虽然也能够减小电阻，但会导致材料用量上升，引起经济效益下降的问题，因而不利于实际应用。此外，导线的设置布局也会对电力产生一定程度的损耗影响，如果设计规划过于杂乱，容易使能耗增加。因此，需要在电气自动化的节能设计过程中采取降低导线布置距离、合理规划的方式进行处理，达到减少能耗的目标。

3.4 选择无功补偿设备

在针对电气自动化系统进行节能设计的过程中，应当注重无功补偿设备的应用。这一设备可以减少变压器的电力消耗，进而实现节能目标。同时，其还可以强化电网的供电质量，对电气用户具有正面影响作用。在设计过程中，相关人员应当注重对设备类型的选择。如果没有采用合适的无功补偿设备，不仅无法达到良好的节能效果，还可能对供电系统造成不良影响，不利于未来的进一步发展。因此，在选择设备时，需要注重以下原则。首先，需要针对供电系统的参数进行分析，使无功补偿设备能够适应相关条件，如电压负荷、基础容量等。其次，应当注重电网本身对设备可能产生的影响。相关人员需要分析电力网络的实际运行情况，并根据补偿线路区域的负荷状态选择合适的设备类型，如果负荷较大，应当安装动态补偿设备，如电动机等；如果负荷相对较小，则采用静态补偿设备便可以满足基础需求[3]。在分析的过程中，相关人员需要着重考虑负荷情况，尽可能使其贴合电力网络的状态，达到最佳节能效果。再次，设计人员还需要考虑投切方式的选择类型。传统方法虽然具有良好的适应性，但可能会产生较为严重的滞后问题，因此需要选择灵活性较强、可靠性高的投切方式，以提高补偿处理效果。最后，应当采取就地安装的方式进行操作（见图2），减少对能源的不必要消耗，提高补偿质量。

图2 无功补偿中就地补偿方式

3.5 应用高效光源

由于照明系统属于电气自动化结构中能耗较高的部分，因而需要采用对应的节能设计方式，进一步降低能源消耗情况，实现良好的节能目标。相关人员可以采用高效光源进行设计，这种系统不仅可以显著节约电能，还能够提升照明的强度，为周边区域提供良好的环境条件。同时，高效光源的使用寿命相比普通装置也具有显著的优势，因此进行替代设计不仅可以节约能源，还可以提高经济效益，有利于电气自动化系统的进一步推广与应用。