浅析电气工程自动化的节能设计技术

摘要：如今，随着经济社会的快速发展，人类对能源的需求量不断增加，但是在电气工程使用过程中，能原浪费问题时有发生，主要是因为缺乏有效的技术手段，导致能源的利用率不高。在电气工程领域，要加大对节能技术的研究，不断提升工作人员的综合素质水平和专业技能，这样一来不仅可以确保电气工程自动化的正常运行，而且还能达到节能效果。

关键词：电气工程自动化；节能技术；问题；对策；应用

中图分类号：TU855 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）033-000-02

如今，在社会发展过程中，对电力能源提出了较高的要求，而且消耗量和浪费量都呈现出逐年增加的趋势，从而使我国面临能源紧缺的现状。尤其是在电气工程自动化过程中，电气能源浪费现象尤为明显，因此需要国家相关部门给予高度的关注，并加大对节能技术的研究，在确保电气工程自动化安全、可靠运行的同时，达到节能的效果，以更好的提高能源的利用率。

一、电气工程自动化概述

现代科学领域中，对电气工程给予了高度的关注，有效的推动电气工程自动化的发展。实际上，电气工程自动化与各学科之间有着密切的相关性，而且各学科的理论知识都在电气工程自动化中有所渗透，因此具有非常明显的应用价值。如今，随着科学技术的发展，在进行电气工程自动化设计过程中，要遵循人性化、体系化、系统化的原则，以更好的满足广大用户的基本需求。在实际应用过程中，电气系统一般是凭借光纤设备来进行数据的传输，而光缆是其中比较重要的组成部分，有效降低了电缆设备的使用量，这样不仅可以节约电缆材料，减少能源损耗，而且还能降低材料费用，达到节约能源的效果。目前，电气工程自动化可以实现对整个系统的在线监测，并逐渐朝着电力光互式方向发展。在电气工程自动化系统中，智能化设备所包含的功能具有智能化的特点，而且与电子信息等技术有效的结合在一起。电气工程自动化中的在线监测一般是由采集站组成，而处理器一般由核心元件构成，从而实现对整个过程的有效控制。在电气工程自动化系统中，对相关数据信息的控制与收集，往往需要借助不同的工艺环节来完成，同时还能够实现与控制中心的有效联网，并实现了对生产过程的有效监管。借助网络技术的优势，还可以实现对数据信息的有效采集和管理，以更好的提高电气工程自动化系统的工作效率。

二、电气自动化节能技术设计的基本原则

1.安全性原则

在进行电气自动化节能技术设计过程中，安全性是放在第一位的，只有这样才可以确保后续工作的顺利进行。在电气自动化节能设计过程中，设计人员除了要对节约能源给予关注之外，还需要对电气设备的运行状态给予高度的关注，从而确保设备运行的可靠性和安全性。

2.先进性原则

随着我国科学技术的快速发展，加快了节能技术的更新速度，而且在社会上出现了一系列的节能设备与技术手段，为推动电气自动化节能设计奠定了良好的基础。此时就要求设计人员根据电气自动化节能技术的基本要求，来进行相关设备和技术手段的选择，该过程中尽可能遵循先进性的原则，从而保证设计出的节能技术真正的实现最大化节能效果。

3.可持续性原则

在我国电力资源不断发展的时代背景下，电气自动化节能技术设计要与我国的减排、节能要求相一致，并从根本上符合能源消耗、污染排放、节约能源等要求，以更好的推动我国电力工程、能源和生态环境的可持续发展。

4.环保性原则

进行电气自动化节能技术设计是为了更好的实现对电力资源的有效利用，从而达到节约能源的目的，以更好的提高电力企业的经济效益。此时就要求电气自动化节能技术设计人员根据实际情况，选择与之对应的电气材料，并满足安全、先进和经济等性能指标，从源头上避免电气材料对周围环境造成的污染，以更好的达到环保要求。

三、电气工程自动化的节能技术介绍

1.变压器的选择

对于电气自动化而言，变压器是其中比较关键性的组成部分，其通常负责电流、电压和功率之间的相互转换，但是其同样也是电气工程自动化中消耗能源做多的设备之一。即使在空载运行状态下，变压器也会损耗大量的电力能源。因此，在进行电气自动化节能技术设计阶段，要根据实际情况选择具备一定节能效果的变压器，从而达到一定的节能效果。具体从以下几个方面着手：

（1）变压器材料的合理选择。尽可能选择由优质材料制作而成的变压器，并遵循节约能源的理念，合理组合硅钢片、绝缘材料和铜片等，从而在确保变压器性能的基础上，达到节能的目的；

（2）选择节能效果好的变压器。如今随着科学技术的快速发展，电力市场中的节能型变压器多种多样，从而为电气自动化节能技术设计提供了多样性的选择。为了更好的达到节能效果，最好选择具备高效、节能的变压器。同时，还要按照要求选择科学、合理的接线方式，以确保变压器的安全、高效运行，避免磨损变压器诱发电能的浪费，提高能源的利用率；

（3）铜材料的选择。在电力系统中，铜材料是使用次数比较多的一种优质材料，并且其在电气自动化节能技术设计中可以扮演十分重要的角色。因此，在电线、电柜中，可以将硅材料用铜材料来取代，这样不仅可以降低空载状态下电力资源的损耗，而且还能达到预期的节能效率；

（4）变压器配置的选择。首先要对变压器的容量进行有效的确定，并根据实际用电需求来选择变压器的容量。当我们选择大容量的变压器时，会导致变压器处于轻载运行状态，使电能资源被大量的浪费，反之如果选择了小容量的變压器，有可能导致变压器在过载的状态下运行，这样会对变压器的使用寿命产生一定的影响。通常情况下，在进行变压器选择过程中，最好选择留出20%容量空间的变压器。其次确定变压器的台数。该过程中一般需要根据用电需求、设备可能出现的磨损、设备扩容等情况来进行变压器台数的选择，通常会选择两台或两台以上的变压器。而且一般会通过并联的方式来确保变压器的安全性与可靠性。

2.无功补偿

在电气自动化系统中，无功功率是节能技术设计需要考虑的主要问题，因为其不仅会对电压的稳定性产生一定的影响，而且还会影响电能的正常输送，导致电能的大量消耗。无功功率最为直接的表现就是降低功率，从而增加了用户的开支。为了有效避免无功功率现象的发生，可以根据实际情况选择与之对应的补偿设备来实现无功功率的补偿，在确保电压稳定性的同时，还可以达到节约电能的效果，提高电力企业的经济效益。

3.减少电能消耗

在电气工程自动化中，导线是进行电力资源输送的主要载体，但是导线内部存在或大或小的电阻，此时在进行电能输送的过程中，就会诱发一系列的电能损耗。因此，为了有效减少和避免该电能损耗，在进行节能技术设计过程中就需要考虑电阻的元素。在制定降低电阻的方案中，尽可能选择电阻小的材料来进行导线的制作，从而避免由于电阻原因而诱发的电能消耗。同时，还需要采取措施来减少导线的弯路，如果条件允许的情况下，也可以适当的缩短导线的长度，缩短供电距离，当然也可以选择横截面大的导线，这些都可以达到很好的节能效果。

4.滤波器的应用

在进行电气工程自动化节能设计过程中，要对滤波器进行合理的使用，从而达到较为理想的节能效果。在电气工程自动化中配备有源型的滤波器，不仅能够有效的避免电气运行过程中指令的错误传输，而且还能够有效的避免谐波诱发的不良影响。如今，随着科技的不断发展和进步，有效的推动了电气工程自动化领域先进技术和设备的发展，从而增加了谐波带来的影响，如果未对其进行有效的处理，会对电压的稳定性产生较大的影响。因此，将滤波器安装到电气工程自动化系统中，可以有效地解决谐波问题，从根本上降低出错的概率，确保电气工程自动化系统的正常运行，并达到预期的节能效果。

5.电力电缆的合理选择

在电气工程自动化运行过程中，电力电缆是必不可缺的组成部分，而且也是电力工程投入成本较大的一个环节，在电气工程自动化系统正常运行过程中，还需要投入大量的资金对其进行维护。因此，在对电力电缆进行选择的过程中，最好根据电流密度、电强度等因素对其进行科学、合理的选择，明确电缆的截面大小，以有效地实现节能目的。实际上，在电气工程自动化节能设计中，铜制电缆和铝制电缆是应用比较多的电缆，虽然铝制电缆可以有效的降低资金投入量，但是其具有较差的安全性和节能性，所以经常选择铜制的电缆。

四、电气工程自动化的运行现状

1.电气工程自动化集成性有待提高

在节能设计过程中，电气工程自动化系统集成是其中比较重要的一个环节，其主要是因为我国大部分电气工程自动化还位于多岛自动化层次，其具有功能单一、互不连接、信息独享的劣势，无法更好的发挥电气工程自动化的效果。

2.电气工程自动化的网络构架有待统一

如今，我国电气工程自动化正在建立一个快捷、高效的电气自动化系统，但是由于受到网络构架不统一的影响，在一定程度上阻碍了电气工程自动化的发展。同时，不同商家和企业在软、硬件产品生产方面，由于程序接口缺乏一致性，也会对信息和数据的传输交流产生影响，从而抑制了企业数据和信息的共享，无法更好的达到电气工程自动化节能设计要求。

3.电气工程自动化受主观支配较为严重

在电气工程自动化开发和应用过程中，由于不同企业的设计人员和技术人员所了解和掌握的信息和技术程度存在一定的差异，从而导致在电气工程自动化过程中，受主观支配的现象较为严重，导致电气工程自动化的设计、运行、实施和维护成本不断提升，在提高其电力企业运行成本的同时，还造成了大量资源的浪费。

五、推动电气工程自动化发展的改进措施

1.从科技化方面

对于电气工程自动化系统来说，科技化通常是指一系列实用性的新材料、新技术、新产品。因此在进行电气工程自动化节能技术设计过程中，要以节能降耗为切入点，本着自主创新的理念，加大对节能降耗新方法、新技术、新工艺的研发，推动新技术、新材料的创新，并借助计算机技术、信息技术、自动化技术与网络技术等推动新型产品的研发。

2.从信息化方面

在电气工程自动化中，信息技术所起到的作用十分关键。因为电力设备的设计、制造、使用等環节都需要借助计算机仿真与优化技术，并且在节能技术设计环节也经常会采用网络通信技术，这些都说明信息化对于电气工程自动化系统来说至关重要。

3.从开放化方面

加强电气工程自动化的开放性，可以更好的与外界建立一个联系的接口，实现相关信息的有效连通。在进行电气工程自动化节能设计过程中，开放化的平台是实现信息实时共享和交换的关键，同时也是实现决策、管理、设计、和制造的关键环节，其在电气工程自动化系统中得到了广泛的应用。

六、电气工程自动化节能设计技术的应用

1.优化配电系统的设计

在电气工程自动化节能设计过程中，配电系统的设计目的就是为用电设备提供所需要的动力。因此，在进行配电系统设计过程中，要采取措施尽可能考虑电力系统的适用性，实际上就是将各个环节的电气设备控制在合理范围之内，并使用电设备满足负荷容量及供电设备等的最基本要求。在整个配电系统设计阶段，除了要满足用电设备及电气设备等基本要求外，还需要使电力系统具备高效性、稳定性、易控性、可靠性及灵活性等特点。同时在进行配电系统设计过程中，还需要对其安全性进行考虑，只有确保电气系统的安全运行，才可以达到预期的节能效果。在该过程中，要确保导线的绝缘性能，并对各导线的间距进行合理的控制，从而确保导线的负荷能力、热稳定性及动态稳定性的要求，以实现在电气工程自动化节能设计中，电气系统的安全运行，并达到电力能源的有效节约。

2.提高电气工程自动化的运行效率

在进行电气工程自动化节能设计阶段，要求节能设计人员采取有效的措施来提高电气工程自动化的运行效率，以达到节能环保的效果。其一般需要从以下三个方面着手：（1）在进行电气设备选择过程中，设计人员要尽可能选择节能效果好的电气设备，以确保其在后期的运行过程中发挥更好的节能效果；（2）对电气运行过程中的负荷进行均衡分布，并做好运行中无用功率的有效补偿，从而降低电能传输过程中的能源损耗；（3）对电气运行中的负荷值给予调整。一般需要根据节能技术要求对其相关参数进行有效的设计和调整，这样不仅可以确保设备的高效运行，而且还能更好的达到节能效果。

七、结束语

总之，随着我国经济建设的快速发展，有效的推动了电力行业的发展，而在电力系统运行过程中，难免会出现能源消耗的问题。此时就需要做好电气工程自动化节能设计工作，从电力系统运行基本特点出发，对其中存在的问题采取有效的措施给予解决，对电能损耗量给予合理的控制，从而有效降低电力资源的损耗。

参考文献：

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作者简介：李永胜（1971-），男，汉族，内蒙古鄂尔多斯人，神华准能资源综合开发有限公司氧化铝中试厂生产调度部技术主管，助理工程师，主要从事电气工程及其自动化研究。