电气工程中的节能设计技术分析

刘泳岐

摘要：随着科学技术的发展，电气系统自动化已经不是一个陌生的名词，并且已经成为了设计者不断追求的主要目标。在生活条件逐步改善的情况下，人们开始追求有效率、有品质的生活，因此对电气系统的供电要求也越来越高。随着电气消耗量的不断增加，追求节能的设计技术，是应对当前用电紧张和能源消耗的一个有效方式。

关键词：电气自动化;节能设计;分析

一、前言

节能是目前经济发展的一个十分重要的目标，而先进的自动化节能技术成为促进各个行业节能减排的关键武器。针对电气自动化系统而言，因为城市电网及其电容的进一步增加，所使用的变频器、整流器等也越来越多，从而产生了大量的谐波，导致电网节能受到威胁。所以，为了更好地消除谐波，从节能的角度考虑，电气自动化节能必须从变压器、有源滤波器以及无功功率补偿等方面的技术上进行努力，通过降低电路的传输损耗、选择性能优良的变压器、补偿无功以及选择有源滤波器等方式使得电气系统在运行中实现节能的目标。唯有如此，才能够使得电气自动化系统在使用过程实现节能的目标。

二、电气工程设计原则

1、优化供配电设计，促进电能合理利用

应该满足用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性的要求;应能保证电气设备对于控制方式的要求，从而使电气设备的使用功能得到充分的发挥。做到供电系统高效、灵活、稳定、易控、多样、便捷、畅通。其次考虑的是安全性，电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定的裕度;确保供电、配电与用电设备的安全运行;有可靠的防雷装置;防雷击技术措施;在特殊功能的场合下还应有防静电、防浪涌的技术措施。在满足工程电气工程的实用性和安全性的基础上，利用先进的技术，优化供配电设计，促进电能合理利用。

2、提高设备运行效率，减少电能的直接或间接损耗

在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，尽可能减少建设投资，最大限度的减少电能与各种资源的消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用，提高电源的综合利用率，提高设备运行效率、减少电能的间接或直接损耗。

3、合理调整负荷，选取合理的设计系数，提高负荷率和设备利用率

在满足水工建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数、在特殊用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷率和设备利用率节约电能。

三、电气系统中的节能技术

1、减少电能在线路上的传输损耗

电能在传输的过程中由于导线上存在着电阻就会产生有功功率损耗。然而线路上的电流是不能改变的，为了减少线路上电能的损耗就只有减小导线的电阻。导线的电阻是与电导、发光率高、导线长度成正比，而与导线的截面积成反比。因此，减少导线的电阻就可以从以下几个方面入手：

（1）选用电导率较小的材质做导线。

（2）减小导线的长度;这一方面可以在进行布线的时候让导线尽量走直路，避免过多的走弯路，从而减少导线的长度。避免导线走回头路，以减少电能在来回的电路上的损失。另外，变压器应该尽量接近负荷中心，从而减小供电距离。

（3）增大导线的横截面积;在各方面条件允许的情况下，尽量选择横截面积较大的导线，从而通过减小电阻减少损耗。

2、无功补偿

在电力系统中，无功功率占有供配电设备的很大一部分容量，因此增大了线路的损耗，从而造成电网的电压下降，也因此影响了电能质量和电网的经济运行。而对于用户而言，无功功率的直观表现为功率因数偏低，而当功率因数小于0.9时，用户就会向供电部门缴纳一定比率的罚款，因此用户用电的成本也增高，经济效益就会下降。但是我们若选用恰当的无功补偿设备的话就可以实现无功就地平衡，提高功率因数，从而实现节能减耗、提高电能质量、稳定系统电压的目的，而且能够提高经济效益和社会效益。比如，在受导电抗的作用下，电机发出的交流电流和交流电压的相位角不为零，因此电机发出的电能不能完全被用电器吸收，不能被吸收的部分则在电机和用电器之间往返变化而不会释放出来。又因为电容器产生的是超前的无功，因此采用电容器补偿可以与无功率的电能进行抵消。

在采用无功补偿设备对电力系统进行无功补偿时，对于无功补偿设备的要求有以下几点：

（1）在使用电容器补偿时，电容器容量的确定应该根据配电电压的容量、负荷、三相电压的平衡度、自然功率因素、目标功率因数等参数经过计算来确定。而若是在补償处产生了谐波的话就要串联一定量的电抗器，滤除线路上的谐波。

（2）为了有效的防止投切振荡、过补偿和无功倒送，在电容器的功率参数、无功电流、无功功率这些投切物理量中最好选择无功功率作为投切参数物理量。

3、滤波器

由于电网中的非线性电压电流特性的电气设备的数量不断增加，因此产生的谐波电流也越来越多，而这些谐波电流在电网阻抗上产生的电压与基波电压重叠就会引起电压的畸变，从而造成与电网联结电气设备产生误动作。因此，为了避免这些电气设备的误动作就要消除谐波，而目前消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。

4、其他形式的节能

除了在电气系统中采用节能技术进行节能之外，还可以采用其他的一些形式进行节能，比如：采用高效光源节能，在家庭用户中照明用电占整体用电的很大一部分，因此，将照明的光源采用发光率高、光色好、显色性能优异的高效光源无疑是一个好的选择。这样就从根本上节约了能源。

四、总结

电气自动化的推广使用是电气供应上的一个重要进步，随着社会的发展和能源消耗的增大，节能也成了一个发展的趋势，可以减少环境的污染和减轻地球能源供应的压力。在电气自动化的节能设计上面，对技术应用进行分析，有利于推动节能工作的更好进行，为节能型社会的建设提供帮助。

参考文献：

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[2] 石建军. 建筑电气设备节能自动化技术应用分析[J]. 山东工业技术，2017（17）：50-51.

[3] 周正代. 建筑设备电气自动化系统的节能控制与工程设计[J]. 江西建材，2017（18）：185-186.

（作者身份证号码：211481198812094011）