电气节能在工业电气设计中的应用研究

庄丽

摘 要：随着我国社会经济的发展与工业水平的提高，能源危机与环境污染问题不断加剧。而电能是当前工业生产必不可少的动力与能源，基于我国当前很多工业企业尚缺乏电气节能意识的现状，以及促进我国经济高质量、可持续发展的要求，发展工业电气节能是非常必要的。本文首先分析了工业电气节能的思路与原则，然后重要阐述了电气节能在工业电气设计中的典型应用措施，以期对工业电气节能设计，寻求经济与资源、环境的协调发展有一定的助益。

关键词：电气节能；工业电气设计；应用措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.014

1 工业电气节能设计的思路与原则

我国经济的高速发展，是以高能耗为代价的，而工业就是高能耗行业之一。随着我国能源危机与环境污染问题的加剧，工业耗能（尤其是电能）已成为制约我国经济社会可持续发展的关键因素之一。因此，在建设资源节约型、环境友好型社会的内在目标下，将先进的电气节能技术应用于工业电气设计之中，是非常有必要的。

要在工业电气设计中最大程度地避免能源浪费，实现经济效益、环境效益、社会效益最优化，就要进行科学、合理的电气节能设计。分析我国当前工业企业的电气设计现状，电气节能设计的思路应着眼于以下两点：一是结合企业实际，构建综合性的电气节能系统；二是构建集成化监控、调度及优化的节能工作平台。工业企业可通过这两点来优化自身的电气能源系统，使实现全方位、系统性地电气节能。

开展工业电气节能设计，要遵循一定的原则，不能随意为之，否则将无法保证投入与产出的平衡。简言之，工业电气节能设计的原则有三，即适用、节能、可行。所谓适用，即节能须先满足正常的使用需求这一前提，并基于此通过科学、合理的设计来达到降低能耗、节约资源的目的；所谓可行，即切实分析节能项目所需投入及其预期效益，进行全方位对比，做出正确的选择，以达到低能耗、高产出的效果；所谓节能，即降低或消除无关能耗，保留必要能耗，也就是科学节约能源。

2 电气节能在工业电子设计中的应用措施

2.1 供配电系统的节能设计

较之普通民用电气，工业电气最明显的特征在于其用电负荷等级较高，电力设备较多且集中，通常需持续、稳定供电。在此条件下进行电气节能设计，首先要做好供配电系统的合理设计，使其既满足工业电气的需求，又可达到节约能源的目的。为此，一是要尽量减少供配电环节，避免额外的能耗，使供配电系统简单、可靠；二是要按实际需求的不同，合理选择设备的供电电压，一般而言电压水平越高，则损耗就越小；三是要考虑变电所的供电半径统筹、变配电位置的规划等。

2.2 工业变压器的合理选择

工业变压器的合理选择，首先在于用电负荷的计算，并可根据实际需要，在不同设计阶段选用不同的计算方法，如在方案设计阶段用单位指标法，在初步设计或施工图设计阶段用需要系统数等。其次要将变压器设置在变电所与负载中心之间，如此能有效减少线路数量。再次，要重视变压器的损耗，包括空载损耗与负载损耗。选择节能型变压器，有助于减少空载损耗；对负载损耗而言，正确确定变压器的容量，建议使用负载率在75～85%的变压器。最后，要设法提高整个系统的功能因素，以有效降低变压器损耗和减少线路。此外，还需注意变压器的投入成本，以达到节约能源与成本控制相协调的效果。

2.3 工业电气动力系统的设计

工业生产中电动机的使用非常广泛，其对电能的耗费极大。因此，在工业电气动力系统的设计中，要切实提升电动机的工作效率，尽可能地避免出现空载等现象，以减少电能浪费。具体做法是，在电动机的节能设计中，要考虑其工作效率，若电动机效率较高，则可减少其工作时间，降低其负载，从而降低电能的浪费。在选择电动机时，要依据实际需求，以保证其工作负荷的要求，避免因负载过量而出现超负荷运转的情况。同时，应适当选择一些负载率较小的电动机，以搭配相关设备使用，通过整体优化配置来实现电气节能的目的。此外，还应注意电动机性质应与变压器的容量相符合，并减少其使用线路数量、把控其导线截面。

2.4 工业电气照明系统的优化

工业电气照明系统在工业企业中也是必不可少的，从而它也是工业电气节能设计的重点。照明系统的节能设计，可通过以下几个途径来实现：一是在工业建筑设计时，充分利用太阳能资源实现采光，适当减少照明设备的使用；二是使用新型高光节能灯具，提升光源的利用效率；三是转变灯具的控制方式，如节能型开关、光控式灯具等，按实际所需控制灯具的开关、亮度；四是推广性能优越、耗能较低的光源用电附件，如节能型电感、电子镇流器等节能用电附件；五是按工业企业的实际需求，科学合理地进行照明设施布局，以在确保工作要求的同时节约能源。

2.5 工业电气设备的合理选择

工业电气设备的合理选择，也是工业电气节能设计的重要一环。机泵作为最重要的电負荷设备，对其一定要有提前规划与设计，并依据实际需求进行选择，并通过分析其基本负荷及功率，然后做出科学的判断。若机泵功率太高，则可能会出现空载等现象，导致电能损耗。针对大功率电机，需采取变频措施来提高其轻载效率，以有效降低能耗；对于大型电机，可采用及时补偿功率因数的方式，来减少有功损耗。

此外，随着科技的发展，可通过通信、网络、微电子、自动化、神经网络、物联网等新型技术，构建电气智能控制系统，实时监控工业企业的实际用电情况，通过智能调度与优化策略，实现整个企业用电效率的最优化，从而达到节能效果。

3 结束语

综上，基于建设资源节约型、环境友好型社会的内在目标，工业电气设计要积极采用各种先进的节能措施，充分利用清洁能源，优化、完善工业电子设计方案，如此一方面可有效提升资源的利用率，为工业企业创造更大的经济效率，提升其市场竞争力；另一方面则可极大地降低能源浪费，推动工业企业以及整个社会向可持续方向发展。

参考文献：

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