电气工程自动化系统中节能设计技术的应用探讨

韦玲徽

（柳州市建设工程质量安全监督管理处　广西　柳州市　545000）

电气工程自动化系统中节能设计技术的应用探讨

韦玲徽

（柳州市建设工程质量安全监督管理处广西柳州市545000）

本文主要从电气工程自动化及节能设计技术的基本内容；电气工程自动化系统中节能设计的重要原则以及电气工程自动化系统中的相关节能设计技术等几个方面出发，探讨电气工程自动化中节能设计技术的应用问题。

电气工程；自动化系统；节能设计技术；应用

前言

随着世界科学技术的不断发展，我国的电气工程自动化技术也处在不断变革和发展进步之中。随着我国政治经济等各方面的不断进步和发展，我国的城市化进程也在不断推进之中，对电能的需求量也在不断增大。从中国当前现状来看，节能设计已然成为电气工程自动化系统中最需攻克的难题。

1　电气工程自动化及节能设计技术简介

电气工程自动化是一门与人们的日常生产生活息息相关的新兴学科，它被归纳在电气信息学科之下。它对于提高企业的工作效率，降低企业运营成本，提升劳动生产率，完善劳动环境和条件具有举足轻重的作用。随着我国城市化进程不断推进，城市化的程度不断加深，我国城市的电网也在不断扩大发展之中，为了保证城市居民生产生活的用电，电力容量也在不断加大之中，这意味着需要使用更多的变频器、变压器、整流器等等。这些仪器在使用过程中会产生大量的谐波，进而危害电网。为了消除谐波的影响，保证电网不受损害的同时又遵循节能环保的原则，电气工程自动化系统另辟蹊径，转而从变压器、有源滤波器等技术中入手，利用降低电路在传输过程中的损耗量；选择优质的变压器；加入有源滤波器；补偿无功等技术手段达到节能环保的效果。促使电气工程自动化系统在使用时更加节能，更加科学合理。

2　电气工程自动化系统中节能设计所要遵循的原则

2.1遵循安全至上的原则

尽管在电气工程自动化系统中进行节能设计的目的是节能，但在设计时首先要考虑的仍然是安全性原则，安全凌驾于所有设计之上。因此，在进行节能设计时，不能仅仅关注节能方面，应充分考虑该项设计是否具备使用的安全性，会不会对操作者和使用者造成安全隐患，只有在安全的基础上进行节能设计，才能保证生产活动的顺利进行，保证生产活动的高效完成。

2.2追求技术先进

如今是一个科学技术迅猛发展的时代，各种节能设备和节能新技术频繁地更新换代，节能技术的发展可谓日新月异。因此，为了设计出最新颖、功能最强大的节能产品，应该密切关注新技术的产生和更新，采用最新的、最尖端的技术作为节能产品设计的技术支持。先进的技术与设备对节能产品的节能效果提升具有显著作用。

2.3遵循环保原则

如今，全世界都在提倡保护环境，环保体现在生活的方方面面，因此，电气工程自动化系统中节能设计也必须考虑到对自然环境的影响问题。电气自动化系统的节能装置应尽可能地降低对周围环境的破坏，甚至做到对周边环境起保护作用。同时，节能设计还应考虑到经济条件等问题，力求设计出经济环保的节能产品。

3　节能设计中的相关技术

3.1变压器节能技术法

变压器是电气工程自动化设备中的重要组成部分，它的主要功能是将电压、电流和功率进行或升或降的转换。变压器在工作中会消耗大量的能量，因此，要做好电气工程自动化系统中的节能设计，可以从降低变压器工作时的能源消耗入手，这对于电气工程自动化系统的节能设计具有重要作用。一般来说，要降低变压器运行时的能源消耗量，可以从以下几个方面入手：

3.1.1科学选取变压器的构成材料

为了实现变压器节能，应合理选择变压器的制作材料，通过对选择的材料组合能够优化装置，达到最大节能效果。如果在设计中出现铜片或绝缘材料的设计不恰当的情况，则很可能导致更大的能源消耗。由此，设计人员在设计过程中，应在保证变压器能够正常工作的前提下对变压器工作时的能源损耗量进行检测，从而选择出最节能最科学的材料。

3.1.2使用铜质材料

铜质材料的电阻相对于其他材料低，这能够减少变压过程中产生的电阻损耗。同时，使用冷札硅钢片并降低磁密也能够达到降低变压器工作过程中的能量损耗。

3.1.3选取具有优良节能作用的变压器

如今，市面上已经出现了一些具备很好的节能功能的变压器了，如S10、S11等型号。这种变压器除了具备传统的变压器的优势，同时兼备了良好的节能功能。

3.2对系统的功率因素进行提升

对系统的功率因素进行提升主要分为提高其自然功率因素和采用人工方法对系统因素进行提升。

对系统的自然因素进行提升可以采用一系列科学合理的方式完成。如努力提升电气设施的工作效率，从而完成节能目标。这种方式的实现可以依靠增大用户们的负载程度，采用极数少的电动机等措施，但必须是在满足工艺生产条件的情况下才能采用的。同时，可以采用电动机变频自动控制的方法使电气工程自动化系统达到节能效果，因为电动机一旦实现了变频自动控制机制，可以使电动机在小负载情况下使系统功率因素得到提升。这些方法都能在不增加其他补救设施的条件下就能提高系统的功率因素，因此，这些方式具备经济且效果显著的特点，对于控制生产成本就有积极作用。

采用人工方法对系统因素进行提升的方式属于人工补偿的一种方式。因为尽管对系统自然功率因素进行提升的方法非常经济，但无法满足工业用电的巨大需要。因此，安装一定的补偿设备非常必要。

3.3减弱高次谐波

变频器、变压器、整流器等仪器在使用过程中会产生大量的谐波，这些谐波对用电设备的损害非常巨大。例如：加重电网的负担；降低电网的可用容量；使设备的利用率降低；降低企业的经营利润等。同时，谐波还将影响自动化装置的可靠性和安全性能。因此，减弱高次谐波非常必要。一般情况下，减弱高次谐波可以采用使用Δ/Y节接线的变压器，达到消除3的倍数的谐波。同时，可以通过增加变压器的二次侧相数；选择绿色无谐波污染的变频器等措施达到减弱谐波的效果。

3.4降低电路传输过程中的损耗量

通常情况下，电能传输介质本身具有一定的电阻，在传输过程中将损耗电能。尽管电阻造成的电能损耗并不能完全消除掉，但可以在实际电气工程自动化系统中通过节能设计达到降低损耗量的目的。

电能在传输过程中的电流是一定的，不会任意发生变化，因此，要降低电路传输过程中的损耗量，设计者应该着力于降低传输介质的电阻方面。而根据电阻公式R=ρL/S可知，电阻的大小与导线的横截面积、长度和电阻材料的电阻率有关。其中，与导线长度和电阻率成正比例关系，与横截面积成反比例关系。所以，要降低电阻，可以采取以下几种方式：

3.4.1合理缩减电线长度

在对电导线进行布线之前，应该合理规划导线的经过路径，尽量缩短电线的长度，以降低导线的电阻。

3.4.2从电阻率数字大小选取合适的导线

为达到降低电路传输过程中的损耗量的目标，在综合考虑经济的条件下，应选择电阻率较小的导线。如表1是几种常见的导体材料在20℃时的电阻率。

其中锰铜合金：85%铜，12%锰；镍铜合金：54%铜，46%镍；镍铬合金：67.5%镍，15%铬，16%铁，1.5%锰。

表1　

3.4.3对导线的横截面积进行改良

在不影响电路的正常工作的基础上，合理增加电线的横截面积对降低导线的电阻具有显著作用。横截面积增大，导线电阻降低，从而降低电能在传输过程中的损耗量，达到节能的效果。

3.5从电能使用处节约电能

通过对电能使用环节处进行电气工程自动化系统的节能设计主要由科学合理选用节能型照明灯、选用节约能源的镇流器和绿色照明三方面组成。

3.5.1因地制宜选用照明光源

国家对照明光源的类型出台了相关规定，因此，照明光源在选择过程中应按照规定进行，以满足照明节能的要求。高效能的节能型光源，它具备高于一般照明灯好多倍的发光效率，这能够实现节约大量电能的目标。同时，在洗手间、楼梯间等地应选择吸顶灯，既满足人们的日常生活需求，又达到了节能环保的需求。此外，在工业厂房内，为了节约能源，可以选择金属卤化物灯，如果一盏灯无法满足正常生产需求时，可以采取两种光源或多种光源共同照明的方式，这样既增强了亮度，又减少了耗能量。

3.5.2配合使用节能型镇流器

在工业厂房内，在使用了节能型的照明光源同时，应该配合使用节约能源的镇流器，以达到降低能源消耗的目的。

3.5.3绿色照明

对照明的设计应该契合使用环境，设计者应进行科学合理的设计，既满足其使用功能，又达到节能环保的效果。

4　结语

综上所述，电气工程自动化系统中节能设计技术的运用对人们的生产生活具有重要的影响作用。为了顺应科学发展的要求，建立起一个节能环保的社会，电能的节约是其中的重要组成部分。我们应该从多个方面共同努力，设计出节能高效的设备。

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[3]李发高.建筑电气工程中节能设计措施的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2013（23）.

TM76

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1673-0038（2015）32-0013-02

2015-7-3

韦玲徽（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事建筑工程的质量安全管理监督工作。