浅析电气工程及其自动化的节能设计

王峻峰

摘 要：电气工程是现代科学领域中关注度比较高的学科，电气工程自动化技术的发展决定了国家的技术实力。它与各学科相互结合，各学科的理论知识都有所渗透，在各个行业中都有广泛的应用，其重要价值显而易见。随着科学技术的发展，电气系统越来越丰富，也逐渐呈现体系化，更加体现了人性化的设计与应用原则，大大推动了经济建设的发展进程。本文就是针对电气工程及其自动化中的节能设计技术进行分析和讨论。

关键词：电气自动化 节能设计 设计原则

1 电气工程及其自动化工程的节能设计原则

1.1 安全性原则

保证电气自动化工程的安全，是任何一个设计环节都应该遵守的首要原则。节能尽管是我们对于电气自动化工程的进一步要求，但是这是新的发展要求，不能把节能原则放在首位，而应该将安全原则放在首位，安全设计到施工人员最基本的生命财产安全，没有了生命一切都只是空话，因此关于节能设计的技术应该将最重要的安全原则放在首位，确保后续的生产和运行工作都能够顺利开展。

1.2 先进原则

与时俱进是时刻保持自己不落后，不被淘汰的关键所在，对于电气自动化工程来说同样如此，不仅仅是与国内的发展状况与时俱进，更是要跟上世界上先进的生产、设计技术的步伐。毕竟我国的电气自动化技术发展程度还不高，还有一些新的技术尚未被开发出来，节能技术的设计也是一项新的要求和进展，更应该充分借鉴国外的相关技术，关注最前沿的技术发展。保证电气自动化工程设计项目的先进性，确保电气自动化工程的整體地位和对于发展的整体效用。如今科技进步的速度非常之快，节能设备设施与节能新技术不断被开发出来，在进行电气自动化节能设计相关工作的过程中，必须关注新技术的应用，利用最前沿的设备与技术确保设计工作的先进性，提升电气自动化系统的节能成效。

1.3 节能环保的原则

节能设计技术主要的原则就是节能，节能同时也是政府新的工作报告中一项重要的内容，在对于电气工程的节能设计技术的研究方面，我们的主要目的就是节约资源，同时对生态环境的危害达到最小，因此电气工程的节能设计技术应该充分考虑到节能这个主要环节和内容，将对资源的消耗和对环境的危害降低甚至是消除。此外在保证节能的因素之外还应该充分考虑经济因素，不能以巨大的经济条件为代价来保证节能环保，这样的代价是巨大的，对于国家的经济损失也是不言而喻的。因此我们要在确保把设计和应用成本降到最低的条件下，设计电气自动化工程中的节能环保相关项目，以确保电气自动化以经济环保型的形式在我国得到顺利的开展。

2、电气工程及其自动化的节能设计

2.1 变压器的选择

变压器作为供配电系统的重要部分，在电气工程自动化的节能设计中，首先需要重视变压器的选择。不同材料的变压器在工作过程中会产生不同程度的损耗，例如：使用铜材料的变压器在工作过程中，电流经过变压器造成的损耗，明显低于使用铁材料的变压器的损耗，因此，在变压器的选择中，选择铜材料的变压器。变压器在损耗之后，会使得一部分电能损耗，因此，要取得更好的电气工程自动化节能效果，可以选择损耗小的变压器以节约电能。在变压器的选择过程中，需要根据工程的实际需求以及节能目标进行选择：首先，变压器需要具有节能功能，有节能功能的变压器在设计的过程中，就克服了多种因素的影响，可以实现更好的节能效果。而没有节能功能的变压器在设计的过程中，往往不考虑能耗因素，多方面的能耗因素将会造成变压器能耗的上升，达不到预期的节能需求。其次，通过降低变压器的能耗达到节能的效果，具体操作为，通过控制变压器的电力，保证变压器电流的平衡，以避免电流不平衡造成变压器损耗，通过降低变压器的损耗，达到提升变压器节能效果的目的。

2.2 提高系统运行功率的技术

整个电气自动化技术的系统的运行功率也是关乎整个体系的能耗的重要因素，对于降低能耗达到节能环保的要求，我们来分析提高系统运行功率的两个因素，了解这些因素对于提高系统运行功率技术的改进和完善具有指导意义。一方面，应当采用科学合理的措施，提高系统的自然功率因素。例如，提高用户的负载率，在满足工艺生产的情况下，尽可能地选择极数较少的电动机，从而提高电气设备的运行效率，达到节约电能的目的。同时，也可以让电动机实现变频自动控制，从而使电动机在负载较小时，获得较高的功率因素。这些措施都是在不添置任何的补救设备的前提下，降低用电设备的无功功率，从而提高功率因素。此方法并不会增加工业生产的投资，十分经济有效。另一方面，可以使用人工的方法提高系统的功率因素，即人工补偿的方式。提高自然功率因素的措施往往不能满足工业生产用电的需求，因此，还应装设一定的补偿装置，其常用方式为集中补偿与单独就地补偿，应坚持分级补偿以及就地平衡的原则，从而达到减少无用功传输的目的。

2.3 电阻的选择

在电气工程自动化运行的过程中，造成电能浪费的主要原因在于：电能传输中，受电阻的影响，产生大量的传输能耗。在电能传输中，传输线路本身具有一定的电阻，电阻的存在会造成电能的损耗。要降低电阻造成的损耗，就需要在电气工程自动化的设计过程中，重视对电阻的设计。传输线路产生的电阻大小主要由线路的横截面积以及长度决定，因此，电气工程自动化节能设计中，需要根据实际情况设计传输线路的横截面积与长度，或进行相应的调整。在传输线路的设计中，可以通过缩短线路的长度来减小电阻，具体做法为：在线路设计时，尽量避免线路的弯道设计，采取直线设计，从而缩短线路的长度。此外，还可以通过增加线路的横截面积来降低线路的电阻，具体做法为：在线路设计时，需要尽量增加线路整体的横截面积，随着横截面积的提高，线路对电能产生的电阻也会相应的降低。

2.4 降低高次谐波

谐波往往会对用电设备造成多方面的危害，例如，导致电网的负担加重，可用容量下降；降低设备的利用率以及经济效益；影响继电保护以及自动装备的可靠性、安全性。通常情况下，降低高次谐波的措施主要有：变压器宜使用Δ/Y节接线，从而能够消除3的整数倍的高次谐波；增加整流变压器二次侧的相数；采用无谐波污染的绿色变频器；采用无源滤波器或是有源滤波器。当操作人员出现错误操作，引发电力供应波动异常时，借助有源滤波器，可以消除对谐波，从而实现配电系统的稳定运行，同时还能减小工作人员错误操作造成的损失。在电气工程自动化中，信息技术的应用，可以促进不同设备之间的信息交流，提升电气工程自动化的系统性与协调性，从而降低电气工程中自动化的能耗。

3、结束语

总而言之，电气自动化技术的不断发展尽管给我们的生产生活带来了很多便利性，但其严重的能源消耗问题已经成为威胁人类生存的因素。随着人们绿色节能意识的提升，电气自动化的节能设计问题成为了广泛关注的焦点，为减少电能的消耗和损失，我们选择电能损耗小的电气设备元件，通过使用无功补偿设备，利用有源滤波器等方式，再加以推广光伏发电等创新高效能源的技术运用，实现电气自动化的节能设计，促进能源的可持续发展。