试论电气自动化工程中的节能设计技术

文／莫松陶 中机中联工程有限公司 重庆 400039

引言：

节能设计技术在电气自动化工程中的有效应用，更有助于降低能耗，基于电气工程自动化发展方向，可以在保证现代化社会建设发展需要的基础上兼顾生态效益。突出节能设计技术的应用价值可以推进电力工程功能完善，在适宜的电气设备支持下真正实现节能环保的发展理念，在节能设计技术与其他多项技术融合作用下提高电气自动化工程的整体运行效果，而在实践过程中也可以在电力项目中继续研发新的节能设计技术，进而实现电力可持续发展。

1、电气自动化工程中节能设计技术应用价值分析

1.1 促进电气自动化工程运行效率提升

电气自动化工程的运行使用要求逐步提升，提高工程运行效率是需要重点推进的工作任务，而节能设计技术的有效应用可以进一步落实此项要求，从电力系统运行来看，选择适宜的电气节能设备是重要前提，可保证节能设计技术的应用效果也可以促进电力系统运行效率提升。当电力运行压力逐步增大，节能目标的落实需要技术予以支撑，采用降低电力耗损的相关技术，并改善电力负荷，在配电设计过程中可以适当调整配电设计系数以及电力负荷，降低电力系统电能耗损，进而提升电源利用效率。可以说节能设计技术的应用推广可节省资源，也能够降低对环境的破坏，基于可持续发展理念提高大众节能意识，而在工业生产过程中节能技术的落实也可进一步改善工业生产环境。在城市电力需求持续增加情况下做好节能技术设计利用，并维护电气自动化工程运行质量，合理分配电力资源减轻电网负担。

1.2 优化电气自动化工程配电设计

节能设计技术是基于节能理念以及现代技术所设计研发的一项技术，在电气自动化工程中的应用能够节约能源并减少污染物排放，分析能源损耗原因并综合考量电气自动化工程具体特点，以问题为导向来进行节能设计技术的研发与利用，并构建更为完善的电力系统。在电气、自动化工程配电设计过程中应有效运用节能设计技术，并考虑电气配电设计环节中的适应性问题，提高设计方案的实施效果，而技术运用也需要对用电可靠性和供电负荷要求进行探究，满足电气自动化系统控制设备要求。基于绿色节能可持续来实现电气自动化工程的长效运行，并保障电气系统运行安全，确保配电导线绝缘性能达到要求并做好布线工作，完善防震和接线等相关设施使用功能。

2、电气自动化工程中节能设计技术应用原则及电气节能控制系统

2.1 节能设计技术的应用原则

在电气自动化工程运行中应始终保证其安全，这也是节能设计技术需要重点落实的一个要求，通过节能设计技术的有效运用来降低能源消耗，并最大程度保护生态环境。基于绿色环保理念来加强材料与设备选择，并及时做好工程维修维护，对于受损以及不适用的电气设备应依照要求进行处理，在提升资源利用效率的同时应有效控制污染问题。相关部门及单位应制定明确的节能标准，电气自动化节能设计技术需要符合其要求，并在日常环节做好功能检测，为提高节能设计效果需要做好长期数据勘测，把握节能设计技术应用难点，制定适当的指导原则。

2.2 电气节能控制系统

从电气自动化节能设计技术的实际应用来看，由节能控制系统来进行操控，作为电气控制以及检测的融合体，是一种反馈控制设备，在自动化技术支持下可完成部分基本能量变换信息操作处理。但是节能设计技术在应用过程中对信号有一定要求，电路接通以及断开或是在必要时刻适当调整运行参数，进而实现非参数电路控制，来实现电气自动化工程的高效运行。从电气控制系统运行实际来看，主要涉及发电机组电源、变压器控制等，在技术支持下可有效监测低电压情况同时也可进行灭磁、切换控制等操作。在电气自动化工程当中，电气节能控制系统操作控制相对简单，也可实时监测动态信息，并记录相关的情况，在节能控制系统运行中主要涉及直接启动、变频调速以及三角启动等方式，系统设备的稳定运行得到有效保障。若是在系统运行中出现失误，工作人员也能够最快时间进行问题判定并进行处理，可以说在节能设计技术的加持下，电气自动化工程的整体运行效率得到保障，而电气自动化节能技术要求的逐步提升，技术创新和研发力度也会不断加快进而更好适应社会发展要求。

3、电气自动化工程中节能设计技术应用分析

3.1 关于变压器节能设计技术

变压器是电气自动化工程中较为常见的一种技术设备，作为基础组成部分，主要功能是电力工程的电流电力以及电池等转换，变压器能耗也是电气自动化工程中需要重点关注的内容，所以在此方面应用节能设计技术可以达到节能的要求。基于节能环保理念选择适宜的变压器材料，例如铜片、硅钢片等原材料能源消耗偏低的材料，而在内部电线或是油箱等部件中运用铜材料能够进一步落实节能理念。从市场角度来看，当前也有节能变压器设备，根据电气自动化工程的实际需要来选择变压器类型并逐步优化其接线方式，适当延长变压器的使用寿命。而变压器有其自身的容量所以需要合理设计变压器数量，依照电力操作项目实际能力选定总容量，防止超负荷问题出现，为提升电力运行的稳定性也可以结合电气工程的实际规模进行变压器连接。

3.2 关于电力电缆以及线路传输损耗

电缆是电气工程电力运输和配电系统中的组成部分，电缆成本相对偏高，在后期维修维护环节所需要耗费的财力物力也较大，电缆选择应用时，电缆以及电流密度、电缆横截面设计等存在一定的差异化特征。在电气自动化工程建设运行中，电缆选择是设计的关键一环，既要合理选择钢和铝制成材料，也要关注电缆价格。了解电缆的安全性以及节能性，从实际应用来看铜电缆的使用效果更高，而在技术的协调下也能够合理控制电气工程建设环境。从减少线路传输产生的耗损来看，无法改变线路上的电流但是可以减少电阻的方式来降低电能传输过程中所产生的损耗。具体实施路径如图一所示，在布线过程中可以有效降低人员工作量，也可以适当降低电能耗损，在安装变压器时控制其和负荷中心的距离，也能相应缩减供电距离。

图1 实施路径

3.3 关于无功补偿

电气自动化工程运行中，供给和分配设备中无功功率占比较大，这也极易导致电能耗损问题，线路运输不稳定电网电压下降，会给电力供应质量以及工程使用带来极大限制。所以在技术选择中应围绕节能理念，选择适宜的无功补偿设备以及技术，既要保证电气工程运行安全，也要降低对电能质量带来的消极影响，通过对无功补偿设备的有效选用可以进一步维持功率平衡，保证供电质量避免用户多交款项问题。而在实际操作环节想要降低不必要的电能耗损，保证电气自动化工程的高效运行离不开技术支持，同时也要关注电阻问题，若导线受电阻影响，变压器无法有效吸收电机所产生的电能，未被吸收的电能在电流传输中会被释放，无功功率产生一定作用，电容器和无功功率可相抵消。但是在借助电气相关设备进行无功补偿时需关注细节性问题，举例来说借助电容器进行无功补偿需要结合（如图2所示）等相关参数来确定电容器容量，若是在无功补偿环节中产生谐波现象，应通过串联定量电抗器予以消除。与此同时，以参数的物理量确定无功电流能够规避投切振荡现象，以往所使用到的投切电容器以及分担电容器等方式进行无功补偿，虽借助编码配置、按比例分配但效果并不理想，在当前调节平滑度和准确性方面模糊投切方式作用更强。充分发挥其防控性、追踪性以及适用性等优势可以有效提升运行效果，也能够落实节能理念。

图2 无功补偿

3.4 关于滤波器

在电气自动化工程中电力系统运行所存在的问题具有一定的复杂性特征，而谐波现象作为一种常规性问题，产生这一现象也会对整个网络运行带来一定影响，电压剧烈波动，无法确保整个电网中的设备正常运作，也极易损坏电网所有电力系统，若是解决不及时不仅会影响基本用电也会造成大量财产损失。谐波会给电力设备带来负面影响，损耗量大幅度增加，电力设备使用时长降低，电能被浪费而电力设备运行出现偏差也较为常见。所以在技术应用中需要提高针对性，采用适宜的滤波器，降低和避免谐波产生带来的不利影响，滤波器分类主要涉及有源滤波器和无源滤波器。对比发现，有源滤波器使用成本要高于无源滤波器使用成本，这也会给相关单位带来一定经济负担，但客观来说有源滤波器的功能比无源滤波器更强一些，使用效率也会更高一些。运用有源过滤器进行节能设计在一定程度上可以规避电力网运行副作用，最大程度保障电力设备的完整性。在非线性电压产生电流的电气设备不断增加情况下，谐波电流问题也较为明显，电压对电网电流产生对抗作用，电压畸变现象也会较为常见，所以借助滤波器最大程度消除谐波电流是较为常规的一种方式。而有源滤波器反应较快，动态性良好，在无功补偿情况下消除谐波效率更高进而达到限定功率，有源滤波器通过并联方式将电能功率范围扩展到更宽层次，既规避误操作问题也可提升电能运行效率，达到无功补偿最佳效果从而实现节能的目的。

3.5 关于自然功率因数提升

电气自动化工程在自动化技术的加持下其运行效率更高，使用效果更强，而在没有无功补偿装置的电力系统中，有功功率与该系统中有功功率关系视为自然功率因数。在电气自动化工程运行用中，电气节能设备主要涉及电感、直流以及电容设备等，通过增大有功功率或以减少无功功率的方式来增强自然功率因数较为常见，客观来说电气工程的运行或多或少都会存在无功功率，借助功率因素高的同步发动机或是利用电容器进行无功补偿能够保证电气工程的运行效率。从当前现代化生产生活用电来看，在使用电力过程中需要综合考量照明的节能设计，因为照明在电力损耗上也是一个主要因素。采用高效光源能够在保证照明效果的同时降低能耗，在节省电力方面发挥着重要作用，而在技术不断创新发展过程中，光伏技术的运用也大大落实了节能这一目标。将光伏领域所取得的研究成果应用到电气自动化工程当中能够为工程运行提供一个更为良好的客观保障，从客观实际来看，我国的光能资源分布相对均匀也较为充足，而在光伏设备基地规模以及范围持续扩大后，光伏设备发展范围以及技术创新效率更高。在资金和技术支持下大力开发光伏能源模式，借助光伏所提供的清洁能量更能够落实低碳经济发展目标。促进电气自动化工程与光伏技术的有效融合，也能够在很大程度上提升能源利用效率，保证电力系统的稳步运行，也可实现资源的可持续利用。

4、电气自动化工程中节能设计技术应用优化策略分析

4.1 做好电气设备选择，提升电气系统运行效率

在电气自动化工程运行中为进一步提升其节能效果，应做好电气设备选择并把控安装质量，围绕节能目标并提升电气系统的运行效率，电气自动化工程应在保证运行安全基础上实现其良好的节能效果。客观来说在节能系统选择上只有不断提升其质量才能提高工程运行效率，从根本上降低损耗需要做好降低电路损耗、采用无功功率补偿、均衡负荷等环节着手，设计配电需要科学制定负荷并合理选择系数，进而提升电源综合利用率。从当前的节能设计技术中节电设计来看主要涉及功率因数补偿技术、稳压调流技术、闭环控制技术、电能质量治理技术等多项技术。

结合稳压调流技术应用来看，在电气自动化工程运行中电网电压运行高峰会影响电气设备的使用寿命，也会存在电压不稳导致电能浪费问题，所以稳压调流技术的有效利用可以在一定程度上保证电网电压的稳定性，输出电压控制在稳定范围内，通过稳定电压而达到节能效果，在稳压调控节电装置的合理配置和运行下达到节能目的。在应用稳压调流技术时也需要结合电网电压以及照明负载特点来进行分相采样和稳压调压，此项技术将智能稳压、谐波滤除等几项节电技术相融合，可以进一步保证电气自动化工程运行稳定。从电网供电电压电力供电系统运行来看，输送电过程中线路损耗、用电高峰导致的末端电压过低问题在处理过程中一般情况下是通过抬高电压传输来进行应对，这也会产生午夜后用电低谷存在电网电压过高。在节能设计技术研究中需要考虑电压和亮度，避免高电压导致线路加速损坏或是涉及电费支出较多问题。

4.2 做好人员技术管理，促进节能设计技术优化

节能设计技术在电气自动化工程中的有效应用，既要结合工程实际情况来进行选择也离不开专业人员的支持，想要进一步提升节能设计技术的应用效果，提高电气自动化工程整体运行质量需要专业人员进行专业操作。基于节能设计理念以及技术操作规范，需要确保各项操作方式以及流程依照有关规范进行，进而保证技术的使用质量。在电气自动化工程运行管理过程中既要强调技术的适用性，也要确保人员的专业性，全面落实奖惩机制既要对操作失误进行处罚也要确保节能设计技术在应用中落实标准。工作人员需要保持其专业性进行节能设计并做好技术交底工作，及时沟通和解决所出现的问题，避免细节问题影响工程整体运行质量，为进一步提升节能效果，也应当对原有设备以及配电线路进行全面检查工作。

对于设备问题以及线路损坏需要及时进行处理，进而为节能技术在电气自动化工程中的应用做好准备工作。客观来说在节能设计技术应用环节只有工作人员重视节能并做好技术优化才有助于达到预期效果，节能作为电气自动化工程运行中的一个重要指标之一，是保证工程运行效率，促进技术优化升级的关键。在当前市场环境下，电气自动化工程节能设计技术还处于优化升级过程中，但总体来说节能设计是未来发展趋势，所以相关单位应在电气节能设计方面做好技术准备工作。在电气自动化工程中变频器拖动技术也呈现出新的发展优势，将频率以及电压都处在某一数值的直流电转化为频率以及电压都会变化的交流电的一种电气设备在应用中也体现出相应的适用特征。在电气自动化工程中节能设计技术应用仍需从创新角度出发，在技术支持下保证工程运行质量，提高工程自动化运行效率。

结语：

在电气自动化工程建设规模扩大使用要求逐步提升过程中，想要实现电气自动化工程运行目标需要提高技术运用效率，基于可持续发展观落实低碳经济理念，根据电气自动化工程的实际使用情况选择适宜的节能设计技术。在技术支持下提升电气自动化工程节能水平，并做好电气设备的运行维护，既要做好各细节性工作把控，也要注重设备安装，了解节能设计技术的应用要求与原则，在保证安全的基础上来提高技术使用效果。