電氣自動化的節(jié)能設計技術探討

劉龍云

山東科技大學，山東 濟南 250031

0 引言

在當前自動化程度不斷提高的背景下，電氣行業(yè)也出現(xiàn)了自動化發(fā)展趨勢，在這種情況下，需要針對電氣自動化的節(jié)能設計進行深入分析，降低能源浪費問題出現(xiàn)的概率。以節(jié)能理念為核心進行設計，可以避免能耗過高導致的環(huán)境問題，加強用電的安全性，為以后社會的發(fā)展創(chuàng)設優(yōu)秀的環(huán)境條件。因此，需要針對電氣自動化的節(jié)能設計技術進行分析，探討其應用意義以及必須遵循的基礎原則，并明確實施細節(jié)，以實現(xiàn)良好的建設目標。

1 電氣自動化應用節(jié)能設計技術的意義

電氣自動化屬于電氣信息領域的新型研究模塊之一，與人們的日常生活應用以及工業(yè)生產(chǎn)活動存在較為緊密的聯(lián)系。在工業(yè)生產(chǎn)流程中，合理應用電氣自動化節(jié)能技術可以顯著提高設備運行效率，降低所需的能耗，為工廠節(jié)約經(jīng)費投入。同時，還可以減少人力成本，有助于經(jīng)濟效益的提升。

隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進一步落實，節(jié)能性已經(jīng)成為行業(yè)關注的重點內(nèi)容[1]。因此，需要將電氣自動化與節(jié)能技術進行深度融合，使其展現(xiàn)良好的環(huán)保效果，為之后的社會發(fā)展創(chuàng)設有利條件。雖然自動化技術能夠快速推動各行各業(yè)提高基礎工作效率，但如果沒有應用節(jié)能設計技術，也便無法規(guī)劃長遠發(fā)展，因此節(jié)能設計形式對電氣自動化具有重要的應用意義。

2 電氣自動化應用節(jié)能設計技術的原則

2.1 安全原則

在進行電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能設計時，應當遵循安全性的基礎原則。由于電氣裝置本身具有高度危險性，如果沒有采取有效的控制措施，便有可能造成安全事故。因此，在進行節(jié)能設計前，必須首先保證系統(tǒng)的安全性，確保其能夠正常應用，隨后再開始應用節(jié)能技術。此外，在節(jié)能設計過程中，需要重視這一系統(tǒng)與安全模塊的兼容性，避免出現(xiàn)節(jié)能效果提升，安全性卻下降的不平衡問題，為以后的應用打下堅實基礎。

2.2 環(huán)保原則

在設計電氣自動化的節(jié)能部分時，應當注重遵循環(huán)保性原則。當前，社會經(jīng)濟的快速發(fā)展導致高污染行業(yè)逐漸增多，整體生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)了惡化的趨勢。為了控制這一問題的蔓延速度，電氣自動化的節(jié)能設計應當具備基礎環(huán)保性能，避免對環(huán)境造成不良影響，提高運行的生態(tài)綠色效果[2]。設計人員需要考慮電氣設備的需求條件，并明確其對大自然可能產(chǎn)生的影響。通過平衡能源消耗狀況，完善節(jié)能設計體系，使其能夠達到保護生態(tài)的目標，有效滿足環(huán)保原則。

2.3 經(jīng)濟效益原則

由于電氣自動化普遍應用于工業(yè)生產(chǎn)的過程中，因此需要注重實施經(jīng)濟效益，避免過度注重環(huán)保性導致應用質(zhì)量下降。通過保障基礎經(jīng)濟效益，能夠使相應的企業(yè)傾向于電氣自動化應用，避免出現(xiàn)抵觸行為，有效提高推廣效果，為相關部件的節(jié)能設計實施策略打下堅實的發(fā)展基礎。

3 電氣自動化應用節(jié)能設計技術的策略

3.1 針對變壓器進行節(jié)能設計

在設計電氣自動化的節(jié)能應用時，應當對變壓器環(huán)節(jié)進行深入研究，盡可能使其達到較低的能耗級別，提高節(jié)能效果。變壓器屬于電氣自動化系統(tǒng)中最為關鍵的設備之一，能夠針對電壓、電流、功率進行轉換，使其可以被系統(tǒng)所利用。常規(guī)情況下，變壓器消耗的能源較多，占據(jù)了電氣自動化系統(tǒng)的絕大部分能耗。因此，針對變壓器進行節(jié)能設計屬于較為關鍵的部分。相關人員可以針對變壓器應用的型號以及材料進行篩選，確保其節(jié)能效果能夠符合標準。在制作變壓器的過程中，如果使用了不同的材料或工藝，最后運行時的功耗也會產(chǎn)生對應的差異。因此，設計人員需要選擇合適的銅片、絕緣材料、硅鋼片（見圖1）等部件，避免出現(xiàn)能源浪費的情況，提高變壓器的節(jié)能效果。

圖1 變壓器硅鋼片

3.2 增強系統(tǒng)功率

為了達到良好的節(jié)能效果，電氣自動化系統(tǒng)應當采取有效的方式，提高整體自然功率，進一步強化能源的利用效果。例如，在用戶負載率持平，基礎工藝保持不變的情況下，應當選擇少數(shù)電動機進行應用，提高系統(tǒng)運行效率，達到節(jié)能的設計目標。同時，還可以選擇具有自動變頻功能的模塊，使電動機能夠在負載相對較少時進入低功耗狀態(tài)，有效實現(xiàn)節(jié)能目標。部分電氣自動化系統(tǒng)自然功率較低，無法達到用電的基礎需求，在這種情況下，可以利用人工補償?shù)拇胧?，強化系統(tǒng)功率，使其能夠減少無用功傳輸，從而有效提高節(jié)能效果，實現(xiàn)優(yōu)秀的設計質(zhì)量。

3.3 降低電能損失

由于電氣自動化節(jié)能設計的基礎核心是減少電能的損耗，可以通過降低網(wǎng)損的方式提高整體節(jié)能效果。在電網(wǎng)運行的過程中，如果輸電導線的電阻過高，便會導致能源的損耗上升，不利于節(jié)能設計的進一步落實。因此，需要采取相關方案，降低線路本身的電阻，實現(xiàn)節(jié)約損耗的目標。電阻與導線應用的材料、橫截面積、長度具有較為緊密的聯(lián)系，故需要采取針對性方案解決電阻過高的問題。可以通過減少長度、增大橫截面積等方式進行處理，長度越短，相應的電阻也會越小，從而能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能目標。增大橫截面積雖然也能夠減小電阻，但會導致材料用量上升，引起經(jīng)濟效益下降的問題，因而不利于實際應用。此外，導線的設置布局也會對電力產(chǎn)生一定程度的損耗影響，如果設計規(guī)劃過于雜亂，容易使能耗增加。因此，需要在電氣自動化的節(jié)能設計過程中采取降低導線布置距離、合理規(guī)劃的方式進行處理，達到減少能耗的目標。

3.4 選擇無功補償設備

在針對電氣自動化系統(tǒng)進行節(jié)能設計的過程中，應當注重無功補償設備的應用。這一設備可以減少變壓器的電力消耗，進而實現(xiàn)節(jié)能目標。同時，其還可以強化電網(wǎng)的供電質(zhì)量，對電氣用戶具有正面影響作用。在設計過程中，相關人員應當注重對設備類型的選擇。如果沒有采用合適的無功補償設備，不僅無法達到良好的節(jié)能效果，還可能對供電系統(tǒng)造成不良影響，不利于未來的進一步發(fā)展。因此，在選擇設備時，需要注重以下原則。首先，需要針對供電系統(tǒng)的參數(shù)進行分析，使無功補償設備能夠適應相關條件，如電壓負荷、基礎容量等。其次，應當注重電網(wǎng)本身對設備可能產(chǎn)生的影響。相關人員需要分析電力網(wǎng)絡的實際運行情況，并根據(jù)補償線路區(qū)域的負荷狀態(tài)選擇合適的設備類型，如果負荷較大，應當安裝動態(tài)補償設備，如電動機等；如果負荷相對較小，則采用靜態(tài)補償設備便可以滿足基礎需求[3]。在分析的過程中，相關人員需要著重考慮負荷情況，盡可能使其貼合電力網(wǎng)絡的狀態(tài)，達到最佳節(jié)能效果。再次，設計人員還需要考慮投切方式的選擇類型。傳統(tǒng)方法雖然具有良好的適應性，但可能會產(chǎn)生較為嚴重的滯后問題，因此需要選擇靈活性較強、可靠性高的投切方式，以提高補償處理效果。最后，應當采取就地安裝的方式進行操作（見圖2），減少對能源的不必要消耗，提高補償質(zhì)量。

圖2 無功補償中就地補償方式

3.5 應用高效光源

由于照明系統(tǒng)屬于電氣自動化結構中能耗較高的部分，因而需要采用對應的節(jié)能設計方式，進一步降低能源消耗情況，實現(xiàn)良好的節(jié)能目標。相關人員可以采用高效光源進行設計，這種系統(tǒng)不僅可以顯著節(jié)約電能，還能夠提升照明的強度，為周邊區(qū)域提供良好的環(huán)境條件。同時，高效光源的使用壽命相比普通裝置也具有顯著的優(yōu)勢，因此進行替代設計不僅可以節(jié)約能源，還可以提高經(jīng)濟效益，有利于電氣自動化系統(tǒng)的進一步推廣與應用。

4 結束語

綜上所述，電氣自動化系統(tǒng)能夠與節(jié)能設計進行深度結合，達到理想的環(huán)保效果，有效降低能源消耗情況。在設計的過程中，相關人員應當采用多種有效的措施，進一步提高整體系統(tǒng)的運行效率，實現(xiàn)理想的節(jié)能目標。