浅谈电气工程及其自动化的节能设计

蒲云飞

新疆西部合盛热电有限公司 新疆石河子 832000

在当前的社会背景下，我国的能源短缺问题，变得更加严重。在迚行经济建设时，降低能源的消耗率，就可以对这些问题，迚行有效的缓解。而丏相关的建设，已经引起了社会各界的广泛关注。在这种形势下，研发出来了新型的电气自劢化技术。这项技术在应用时，可以在一定程度上，降低能源的损耗情况，而丏能够对电力能源迚行节约。所以，在迚行电气自劢化工程建设时，已经开始迚行节能的设计，幵丏将节能减排定为了工程的应用目标，使得自劢化技术不绿色环保技术迚行了完美的融合。

1 电气自动化控制系统的设计内容

电气自动化控制系统主要分为开环控制和闭环控制两种。电气自动化控制系统的开环控制，是一种无反馈信息的控制系统。即电气自动化控制系统开启后，沿着预先设定的指令运行。系统运行过程中，操作者无法根据运行情况对预先设定的指令进行调整，也无法下达新的指令。只有当系统运行结束后，操作者才可以为下一次的系统运行设定相关的指令。所以在开环控制的电气自动化控制系统中，操作者设定的指令对系统的运行效果起着至关重要的作用。当操作者设定的指令准确无误时，系统可以达到预期的运行效果，但万一设定的指令出错，那么在系统运行结束前，将无法进行修改或其他处理。这种情况下，往往会造成不可挽回的重大损失。闭环控制与开环控制恰恰相反，闭环控制不仅能够根据系统的运行情况给予信息反馈，还可以根据系统的运行情况进行及时的调整和修正。相比于开环控制，闭环控制的方法比较灵活，稳定性更高。闭环控制的电气自动化控制系统被广泛应用在工业生产中[1]。

2 电气自动化节能设计应遵循的原则

2.1 秉持国家环保要求

电气自动化节能设计技术要严格遵守国家环保要求。提高能源利用的方便性和实用性是国家能源具体要求。除此之外，还需要选择节能环保型的电气材料。电气自动化设备的使用是有具体年限要求的，因此一旦设备接近最大使用年限，则需要定期更换，淘汰老旧的电气设备，以免设备老旧导致能源过度消耗。因此电气自动化设计人员在一开始就需要对上述问题全面考虑，结合企业实际生产要求，选择最佳节能环保材料，确保所使用的材料可循环使用，降低企业生产上的投入。

2.2 秉持绿色环保安全用电要求

电气自动化在设计节能减排技术时，需要秉持绿色环保安全用电的设计要求，提高绿色资源的应用效率。举例来说，国家可以积极发展太阳能技术，太阳能作为一种清洁可再生能源，对于电气自动化节能设计技术的发展来说具有重要意义。此种能源可在确保安全用电的基础上，实现节能减排目标。

2.3 秉持提升经济效益原则

电气自动化设计人员在节能减排原则的基础上，还要确保企业获取更多的经济效益。目前节能减排技术人员在设计上还存在一定的误区，认为电气消耗程度越低，对于企业起来在节能减排上的投入成本就越高，此种片面的认识不符合节能发展理念。因此在节能技术的设计问题上，需要设计人员提前做好相应的规划，将设备的改造经费控制在合理范围，在确保设备安全运行的前提下，实现节能减排目标。

3 电气工程及其自动化的节能设计要点

3.1 变压器的选择

供电系统中最为关键的组成部分就是变压器，电气工程自动化节能设计重点就是变压器的选择。不同材质的变压器在使用时，产生的损耗不同，如变压器内部材料是铜材料时，变压器在运行过程中由于电流的通过造成损耗，将低于变压器内部材料是铁时造成的损耗。所以，在选择变压器的过程中，最好挑选内部材料是铜的变压器。但是在挑选变压器时不能仅考虑变压器内部的材料，还需要与实际工程中的需求以及节能设计的目标相结合再选择: 首先，变压器自身要具备一定的节能功能，变压器自身具备节能功能在一定程度上减少多种因素可能带来的影响，其节能效果最好[2]。

3.2 集中控制

电气自动化控制系统在运行中通常会涉及多个机械设备，为了提升电气自动化的控制能力，将所有设备的运行情况进行合并监控，不仅能够对各项设备实现有效的管控，还能够对设备的运行情况进行及时调整，极大提升了电气自动化控制系统的工作效率。虽然集中控制这种操作方式优势众多，但只适合数量较少的设备。因为当电气自动化控制系统内的设备数量过多时，就会对实施集中监控的主机产生严重的影响，不仅会影响主机的运行速度，甚至会出现信息的卡顿和延迟，影响电气自动化控制系统的使用效果。实现全部设备的集中监控，需要通过大量的线缆将运行设备与控制主机相连接，这样不仅会提升电气自动化控制系统的经济成本，还会增加整个设备环境内的安全风险。

3.3 减少电力能源损耗问题

在迚行电气自劢化工程建设时，要想实现节能的设计目标。首先要采取有效的措施。对电线和电缆的电阻迚行降低，才能提高电力能源的传递效率，避免在迚行工程建设时，出现较多的能源损耗问题。设计人员在制定设计方案时，应该对电线和电缆的材料，迚行正确的选择，幵丏尽可能地选择一些电阻比较小的材料，迚行具体的应用，才能减少传递过程中的电力资源损耗情况。在迚行工程设计建设时，还要对电线的使用长度，迚行有效的缩短，避免在工程施工时，出现了一些多余电线的使用情况。最后在迚行设计时，应该对供电之间的距离，迚行有效的缩减。确保负载中心和变压器设备之间的距离更小，避免在迚行电力能源传输时，出现丌必要的损耗问题，只有这样才能保证电气自劢化工程的建设更加的高效。

3.4 选用优质光源

一般来说，在迚行电气自劢化工程建设时，照明设备的选择，也是非常重要的。而丏这项设备在运行时，是企业经营过程中，出现电力消耗问题的主要因素。所以设计人员在对工程迚行节能设计时，一定要对照明系统迚行重点设计，确保照明系统在应用时，能够对所有的能源，迚行有效的节约，避免出现能源消耗过大的问题。在迚行系统设计时，设计人员还要对企业的经济性发展目标，及系统的适用性等因素，迚行综合考虑，尽可能地选择一些节能效果比较好的高效能源。确保这些能源在应用时，能够发挥更大的作用，降低资源浪费情况的发生次数。设计人员在对工程迚行实际设计时，还应该根据业主的需求，以及工程的建设特点，对光源迚行正确的选择。光源在应用时，必须充分发挥照明的作用。要在充分发挥自身功能的基础上，提高能源的节约效率。

3.5 智能技术

智能技术我是电气系统中的一个重要技术，它的优势就是可控性较强，如果电网出现了故障，智能技术就可以发挥警报作用，通知相关人员及时采取措施，尽快修复故障它可以进行远程控制，减轻了工作人员的劳动量，提高了安全性和可靠度，主要是通过利用计算机技术进行综合实施[3]。

3.6 照明系统的节能设计

在整个建筑工程中用电量较大的还有照明系统，整个照明系统需要使用大量的电力资源，因此，做好建筑照明系统的节能设计能够在很大程度上减少整个建筑的能源消耗。而要想做好照明系统的节能设计，需要注意以下2 个方面的情况：

（1）记性光源的选择时要尽量选择节能灯，不使用白炽灯，减少电能的消耗，同时节能的质量也较好，出现损坏的概率较低，能够使用较长时间，这样，也在一定程度上节约购买照明设备的成本。同时，在记性光源选择的过程中，需要根据节能原则的要求对光源进行选择，从而保证节能性目标满足实际应用。

（2）做好对自然光源的利用工作，在整个建筑工程周围有许多的自然光源，要做好对这些光源的利用工作，通过这些光源实现日常生活的照明。如加大门窗，使更多的阳光能够照射进来，同时，也要选择透光性较好的玻璃门窗，确保阳光能够充分照入，减少对电源的消耗。对一些较为广阔的建筑要充分地利用好地形，做好对自然光的利用。

3.7 供配电系统的节能设计

供配电系统是整个建筑电气化节能中较为重要的环节之一，因此，一定要重视对用电设备的负荷、特点进行全方位的分析，确保整个供电系统的平稳运行，对于用电系统各个方面的工作要进行合适的处理。其中，具体的供电系统设计、施工注意事项如下：

（1）要将整个供电系统设计得较为简单，确保整个电压系统能在同一级下进行合理的工作，保证电压的同级性，对于变电、配电设备也要保持一致。如果在特殊情况下必须进行多种设备的组合，那么相差的等级不能超过2 级。

（2）要按照建筑工程的实际情况进行电压的选择，保证电压供应的合理性，防止出现电压大量损耗的现象，尽量节约能源。

（3）进行布线工作时要在满足输电需求下尽可能地减少布线的距离，这样便可以减少电量在整个传输过程中的损失；同时在进行布线工作开展的过程中，还需要做好安全方面的管理工作，减少安全问题引起的故障，从而提高节能效果。

（4）变压器一定要根据实际的情况进行选择，在保证电压合理供应可靠的情况下，降低成本，使得企业获得更大的经济效益。

（5）根据实际的情况进行电缆和导线的选择，要安排专业人员根据实际的建筑建设情况进行设备的选择，满足整个建筑的用电需求量，同时减少成本的投入。

3.8 抑制谐波的产生

非线性阻抗特性谐波源负荷在民用建筑电气设备中较为常见。据相关资料研究显示谐波损耗占整个系统损耗的三分之一，可见抑制谐波产生是节能降耗的有效措施。其中电气自动化系统中抑制谐波的产生可以从以下几方面分析，一是将滤波器安装上，且要注意滤波器的安装条件。滤波器适合安装在自然功率因数较低且需要做电容补偿的配电系统中。滤波器可以将电流畸变情况降低，能有效避免设备和馈线过载问题，确保设备运行的灵敏度。此外，科学使用有源滤波器可以避免电网连接的电气设备出现故障。电气自动化节能设计技术在使用的过程中，会由于某些失误动作导致电气设备的数量增加，促使大量谐波的出现。这些谐波受电网阻抗作用的影响会出现电压重复等问题，进而促使电压出现畸变。该问题未及时解决的情况下，会促使电气设备出现一系列的故障。而科学使用有源滤波器正可以解决上述问题，显著提升电气设备的运行效率。比如配电系统中有相对集中的大容量非线性负载时，可以选择无源滤波器。配电系统中有相对集中的大容量非线性负载且负载变化较为明显时可以选择有源滤波器。而有源滤波器和无源滤波器混合使用的情况为配电系统中有相对集中稳定运行的大容量非线性负载，且此种非线性负载的变化情况较为显著。上述情况下可以采用有源和无源混合型滤波器。其中有源低通滤波器的电路图见图1。除了采用滤波器来抑制谐波外，工作人员也可以采取有效的技术来抑制配电系统中谐波问题。比如可以将D·yn11 型联接用于普通民用建筑配电变压器组中，对于谐波产生较为严重的场所可以采用D·yz5型联接；TN-S 制可以被用在公共建筑配电系统接地保护中，起到降低谐波干扰接地线路的作用；在配电系统上游尽可能放置非线性负载，以免谐波对下游造成的干扰作用；对于谐波较为严重且大功率设备可以采用不同母线供电模式，并将线路电抗器安装在供电线路上，起到增大供电线路阻抗，抑制谐波的目的。

3.9 促使电气自动化节能技术和光伏设备有效结合

光伏产业从目前的发展形势来说，未来的发展空间是非常大的，所呈现出来的竞争优势也较为明显。积极将电气自动化节能设计技术与光伏设备结合在一起是未来的发展趋势，两者之间有效结合可以将节能环保工作效率显著提升。近几年来我国环保指标呈现出不断上升的趋势，光伏产业也形成了自己特有的环保系统。因此光伏产业与电气自动化节能技术可以以节能减排为主线，推动两者之间的合作。只有这样才能促使我国电力行业又好又快地发展。

4 结语

在设计节能设备的过程中，可以从电阻的选择、变压器的选择、增加电气工程自动化的工作效率、改进配电系统的设计方面对节能设备进行研究，最终实现电气工程自动化信息技术达到节能的目的，有效地提高电气工程技术的经济效益和生产效率。