浅析电气自动化工程中的节能设计技术

刘真男

摘 要 近年来，在社会经济水平提升下，人民生活水平的不断提高。本文将基于我国电力需求变化的实际情况和能源节约的现实需求，着重讨论电气自动化工程中节能设计技术。现阶段我国人口出现密集化的趋势，城镇化水平也不断地增大，导致各大小城市对于电力的需求量不断地增加，作为直接影响，城镇的电网密度和规模也不断加大，电网中的相关电力设施的安装量也进一步加大。电力的设施在进行工作运转的时候，会产生一定量的谐波，给城镇中的电网带来了一定程度的威胁，影响电力系统整体的运转，同时也损耗了大量的能源。

关键词 电气 自动化 节能设计

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）12-0013-02

在电气领域中，电气自动化属于一种新型的技术。这是科技发展的重要成果之一。现阶段，电气自动化技术的应用范围极其广泛，在电气自动化工程中，运用节能设计技术，有利于减少资源的浪费，提高资源的利用率和工作效率，节约生产成本，从而实现节能减排的目标，为企业创造良好的效益。当前，我国在经济建设的过程中，非常重视节能减排。因此应该重点研究节能技术，促进不同行业的节能工作。

1 电气工程自动化的功能

运用电气自动化技术，相关的工作人员就可以对设备中的一些数据进行较为全面和具体的采集，而且也可以实现数据的初期处理[1]。通过对这些数据进行处理和比对，可以发现电气工程的整体运行状况，而且在这个过程中，一旦电气工程运行出现隐患，也可以被及时地发现和解决，这样一来，就可以对电气工程运行的整体质量进行提升。除此之外，运用自动化技术能够帮助电气设备实现故障排查，一旦在排查过程中发现设备的某些部位出现故障，就可以进行记录，进而找到故障所在，并且提出相应措施。这样一来，工作效率就得到了极大的提高，而且也加强了相关人员对电气工程的认知和操作水平。自动化的另一个优势就是其具有良好的控制能力，在进行设备操作的过程中，工作人员不用实际的对设备进行操作，而是可以通过电脑屏幕进行隔空操作，这样的远程操作就可以保证工作人员的安全性，还可以减少资金的投入。最后，自动化功能也具备良好的诊断效果，其中一些高科技插件能够帮助相关人员对机械内部的故障进行判断，然后将这些采集到的数据传输到总控中心，由工作人员进行集中的处理。

2 电气自动化工程中节能设计技术的应用策略

2.1 做好電气能源损耗方面的工作

通常情况下，当电气自动化系统运行时，消耗的能量较多，因此相关工作人员可以通过对电阻的优化来降低能耗。在电气自动化工程中必须提高新材料的使用率[2]，选择高性能电线，进而在市场上代替传统电线，并选择大横截面积的电线以减少能源浪费和提高能量传输速度。同时，可以使用直线传播代替光线传播来优化电线的路径，以加快能量传输的速度[3]，此外，还需要减小变压器与用电器之间的距离和直径。

2.2 科学地选用变压器

在设计变压器的过程中，不仅要突出节能设计技术的效果，还要适应电气自动化工程的需要。在实际设计的过程中，还需要考虑具体情况，确保设计工作的科学性与合理性。第一，在实际的操作过程中，相关人员应该选用具备节能作用的变压器，节能的变压器能够促进对有功功率的合理控制;第二，还需要考虑具体情况，适当地选择具有单向性特征的自动补偿设备，以此确保三相电流始终具有平衡的功能。在实际工作中合理地运用这种设备，可以避免发生负载不平衡的情况，还能够有效地控制变压器本身的损耗，确保其在最低的范围内[4]。除此之外，还需要注意尽量减少变压要求对功率造成的影响，适当地运用单相自动补偿设备，这样可以减少变压器过度负荷的情况，还可以保证供电效果。

2.3 实现新能源并网

随着新能源的普及，其在电气自动化工程中的供电所占成分也越来越高。为了保证用电的安全性和稳定性，如何将新能源连接到电网成了当前的首要任务。诸如太阳能发电和风力发电的新能源发电方式，其工作模式高度依赖于天气，发电质量也与天气状况直接相关。例如，一旦用户端的电力需求急剧增加，但是当地的天气条件不能支持如此大的电力消耗，这就必然要增加周围火力发电厂的电力供应，这将破坏电力供应的平衡，甚至会导致整个电网的重大事故。当电力需求突然下降时，情况也是如此，如果不采取相应措施，新能源产生的电能将过剩并以其他形式释放，从而造成严重浪费。由于这些不确定性都与天气有关，因此只要将天气中一些可测量且有效的数字参数与发电输出相关联，就可以获取新能源发电规律的曲线并将其反馈给电网调度员，从而实现新能源的并网运行。

2.4 进行变压器节能设计

电气自动化节能设计的阶段变压器是十分重要的，通过现有的数据进行分析就可以看出，在设计过程中，如果可以提前对符合要求的变压器进行设计和预估，就可以使变压器能够实现性能的最优化。变压器的使用可以在一定程度上调节设备的有序性，通过对能源设备进行分析可以看出能源设备顺利运行与变压器是密不可分的，以节能改变和变压器调整的形式作为前提，接着从各个角度进行监管与控制，就可以在一定程度上提升变压器的稳定性[5]。比如，s15型配电变压器的节能性就非常优异，通过对变压器协调能力以及各方面的能力进行分析，可以看出变压器的自动化是非常重要的。变压器在电气自动化工程中的应用是必要的，变压器能对电流电压起到转换的重要作用，如果变压器的设计没有达到合理化，那么就会出现能源的浪费现象。

2.5 无功补偿

无功补偿是电气自动化工程中节能设计的重要手段，当电气系统运行时，配电设备的无功功率通常会造成很大的能量消耗，不利于电压的平衡，也不利于能源的有效利用，因此在实践中应对电气自动化工程进行无功补偿。首先，在进行电气系统设计时，科学合理的无功补偿设备可以降低能量消耗。其次，当无功补偿在电气自动化工程中应用时，可以确保电气系统的安全稳定的运行[6]。最后，在进行无功补偿的过程中，如果其中有谐波出现，应该用定量串联电阻的方式来进行谐波消除。在进行实际操作时，还要和其他无功能量消耗进行结合，利用科学合理方法进行无功补偿，从而提升无功补偿在电气自动化工程中的应用效果。

2.6 实现节能设计控制

电气行业会随着时代科学技术的发展而产生新的突破，所以实现节能设计控制也是电气行业发展的必然现象。目前，在我国的一些电气工程中，已经实现了部分节能设计化。但是，由于一些地区经济落后，在电气工程节能设计化的设计上，没有进行较多的投入，所以整体的节能设计化发展受到了一定程度上的制约，未能实现全部节能设计化。不过，由于我国科学发展十分迅速，相信不久后节能设计化的范围就会被不断扩大，而且节能设计化的应用也会被普及。

2.7 优化节能设计方案

在对电气工程进行相关节能设计的过程中，涉及的方面较为广泛，而且整个操作的过程十分复杂，这就要求相关的电气设计人员拥有非常足够的设计经验以及专业能力，才能够对电气节能方面的相关内容进行十足的掌握，按照国家规定的规范和原则进行科学合理的设计。这使得电气工程最终呈现出来的效果符合国家标准，而且在性能以及外观上都得到一定程度上的保障。在我国以前的传统设计中，主要是依靠人工来实现电气工程的整体设计，所以在进行设计的过程中需要大量的成本来进行人力的投入，而且人工操作难免会产生误差，设计人员之间也难以实现完美配合。所以，在设计过程中经常会出现问题，因此我国传统电气设计质量相对较低。但是，随着信息化技术的不断发展，在现阶段，设计人员已经能够成功地采用 CAD 技術，对相关的设计进行科学的优化和统筹，在一定程度上，缩短了设计周期，并为设计质量提供保障。在进行设计的过程中，遗传算法是较常用的，这种算法在先进性、实用性以及高效性上都有较为优异的表现。

2.8 电力电缆的选择

在电气自动化工程当中，电力电缆是设计的中的重要组成部分，且这部分最容易受到外部环境和人员的因素影响。电力电缆的参数选择需要考虑多个方面，例如根据电力系统中电流大小和电流密度等参数来综合选择电缆的横截面大小。目前在工程中得到广泛运用的电力电缆材料分为铜制和铝制两种，两种材质的电缆材料主要区分在价格上面，铝制电缆在成本上要远低于铜质的电缆，因此许多电气行业从业人员在设计的时候都倾向于选用铝制的电缆材料，但是铝制的电缆材料在安全性能方面要低于铜质电缆，并且其的耗电量也相对较高，所以在成本允许的情况下，在设计中应当尽量选择铜质电缆。

3 结语

综上所述，随着节能环保和可持续发展等环保能源发展理念受到社会的广泛关注和认可。为了满足时代的发展需求，对电气自动化工程中的节能设计进行优化十分有必要。在电气自动化工程的应用中，必须进行科学的节能设计，可以实现环境保护的社会经济效益与生态效益的协调。在节能设计过程中，必须遵循科学的原则，采用科学的方法，提高节能工程的总体效果和质量，全面提高电气自动化工程的应用效果。

参考文献：

[1] 徐紫阳，黄建乐.电气工程自动化及其节能设计的应用探究[J].农家参谋，2018（24）：237.

[2] 李永男，高任，金松林.电气自动化工程中的节能设计技术探究[J].工程技术研究，2019，04（20）：110-111.

[3] 李媛，杨怀江，杨士奇.电气自动化工程中的节能设计技术[J].城市建设理论研究（电子版），2017（09）：26-27.

[4] 同[2].

[5] 同[2].

[6] 同[3].