浅析电气自动化工程中的节能设计技术

朱玉颖

（蚌埠电力规划设计院有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 引言

进入新世纪以来，我国经济发展已经进入了一个新阶段，其中很多行业的高速发展都在极大程度上依赖于能源行业的大力支持，但是传统能源即将耗尽这一现象已经引起了我国相关从业人员对可持续性发展以及环境优化等问题的关注。因此，在这样一个大背景下，和能源产业密切相关的电气自动化领域，其节能设计技术的研究就被提上了日程。节能设计技术是具有极其重要的指导意义的，其会促进节能减排精神的落实。节能减排的概念，近年来已广泛应用于电气自动化项目，促使电气自动化设备的设计越来越注重节能设计，这将促进电气自动化工程的工作效能显著提高。在节能技术的设计研究成果中，其技术设计理论知识和相关实践经验都取得了很好的结果，为进一步实现环境保护和促进经济发展做出了很大的技术贡献。在此基础上，为了进一步了解和掌握电气自动化工程设计和技术应用的节能策略，进一步促使节能设计技术在电气自动化工程的应用效果更显著，本文进行了节能设计技术在电气自动化工程领域中的应用策略探讨。

1 节能设计技术在电气自动化工程领域中的应用概念及意义

1.1 电气自动化工程节能设计概念

随着信息技术、互联网技术以及人工智能等技术的高速发展，不仅大量应用智能化、信息化技术的电气自动化设备已经被应用于很多行业中，而且电气自动化设备已然经常出现在每个人的生活中，和人们的生活息息相关。基于此，在电气自动化领域中落实节能减排的精神，就可以在很大程度上降低人们的生活成本，并且会改善人们的智能化生活体验、极大地提高生活能源利用效率。故而，电气自动化工程中的节能设计概念也由此而来，其主要应用目的是为了提高能源利用效率、提升电气自动化设备的工作效能并改善人们的智能生活体验。在我国不断推进经济结构转型发展的今天，越来越多的城市不仅会关注GDP的提高，更会关注城市生态环境的建设。在此基础上，电气自动化行业节能技术的引入将有效改善城市生态环境，促使城市生态建设理念的落实[1]。

1.2 电气自动化工程节能设计意义

目前，节能设计已成为电气自动化工程的主流，电气自动化工程取得了很好的发展，切实实施了节能减排战略。电气自动化工程节能的设计首先具有以下意义。

首先，使用的任何电气设备都会耗电。现阶段，我国电能资源属于常规能源。近年来，能源短缺对经济发展的影响日益显著，使得节能减排成为电气工程领域广泛探索的问题之一。通过将节能理念融入电气自动化工程设计中，我们可以提高工作效率，降低能耗，帮助企业获得更好的经济效益[2]。

其次，电气自动化工程对平稳运行有很高的要求。过去采用的技术虽然可以在一定程度上提高工作效率，但实际运行过程中的安全性和稳定性不足，容易导致供电和输电网络瘫痪。近年来，随着节能设计理念在电气自动化工程中的深入应用，电气自动化技术不仅可以减少能源浪费，而且可以确保电力系统和输电系统的运行安全[3]，这对提高企业的经济效益具有重要意义。

最后，在长期使用过程中，很明显，电气自动化系统在运行过程中容易产生谐波，这将对电网造成重大损害，不利于电气设备的保护。为了有效地解决这一问题，我们需要结合当前形势从节能入手。在近几年的实际使用中，许多节能技术应用于电气自动化项目，可以有效降低电气系统运行中的能耗，在谐波消除方面具有非常显著的优势，并能在更大程度上避免对电网的破坏，这对实现电网设备的可持续利用具有重要意义[4]。

2 节能设计技术在电气自动化工程领域中的应用原则

电气自动化工程涉及很多专业知识。事实上，它在进行节能设计时会发现更多的困难。如何确保节能概念能够在电气自动化工程中得到有效实施尤为关键。因此，在开展电气自动化工程节能设计工作时，必须严格遵循相关原则，才能充分发挥节能技术的优势。一般来说，在电气自动化工程中应用节能设计技术时，应充分把握以下四个原则。

2.1 安全性原则

在电气自动化工程的实际运行过程中，安全运行是极其重要的，这是工程必须严格遵循的原则之一。节能设计作为近年来自动化设计的重要内容和严格要求之一，与当今城市发展的焦点有着很好的契合度。然而，尽管节能设计的重要性不言而喻，但安全第一的原则是需要在节能设计时必须优先考虑的。

因此，设计人员在执行设计任务时，应遵循安全第一的原则，做好相应工程模块的节能设计，在切实保证人员、环境等相关要求的基础上，进行技术改造和创新，确保电气自动化工作在安全可靠的环境中进行。此外，电气自动化项目的开发也必须遵循安全性原则，对各种电气设备进行相应的设计，以确保设备的安全可靠运行[5]。

2.2 优化高效性原则

电气自动化项目的优化主要体现在相关功能的优化上。具体来说，在优化电气设备时，相关人员要求严格做好设备的实时检测与分析工作，并做好目前运行中存在一些弊端的旧设备的更换工作，或通过科学合理的维护达到优化设备的目的。如果电气设备太旧，应更换性能更好的新设备，以避免因旧设备操作不当或效率低下而造成能源浪费。一般来说，把握优化原则可以促进电气自动化设备工作效率的有效提高，有助于实现自动化节能的设计目标。

从电气设备的角度来看，如何有效提高运行效率和设备质量是一个需要考虑的问题。对于电气自动化系统设备，许多操作设备的功率不是最高值，甚至一些操作设备的功率会远远低于额定功率，这直接影响到设备的运行效率和质量。因此，在实际实施电气自动化工程的节能工程中，必须做好电气设备的高效设计，将高效性作为设计的重要原则，能够确保有效降低电气设备的运行能耗[6]。

2.3 创新环保原则

为了更好地适应城市发展，电气自动化应密切关注节能设计技术应用的发展变化，不仅要促进研究创新和技术开发，同时也突出了节能环保理念在技术上的应用。因此，电气自动化工程技术节能设计人员应在设计工作过程中尝试使用各种新技术，并用这些技术有效优化设备操作技能，提高其运行效率，降低设备能耗与污染物排放量，最终落实节能减排精神。

例如，在电气自动化工程的照明系统中，传统的照明设备和使用的技术需要在能源系统的支持下发光，但现在，通过相应的创新手段，可以于白天吸收和储存太阳能，经过相应的处理后，这些能量将转化为照明所需的电能，在夜间，无需直接能源的支持，即可很好地达到照明的目的。总的来说，创新和环保应该是相辅相成的，两者应该共同发展而不是互相抵触。采用这些具备开创性的节能技术手段和方法，不仅可以满足创新的要求，而且可以实现对环境的保护。

2.4 经济环保原则

在电气自动化项目的节能设计中，经济原则也是一个基本考虑因素，有必要确保在不增加成本的情况下通过节能技术有效降低能耗。在实际构想中，必须充分分析电气自动化工程的节能效果和经济效益，寻求两者之间的平衡点，确保节能项目能帮助公司获得良好的经济效益。在保证经济性原则实现的基础上，电气自动化工程节能设计的基本目标是减少不必要的能源消耗，同时环境保护原则也始终是需要考虑的原则。在设计过程中要重点做好两方面的工作，一是要结合设计需求来合理选择电气设备和材料，在保证质量的同时确保环保性能；二是要加强对周围生态环境的保护力度，在确保电力能源可以满足供应需求的同时，要最大限度地降低环境污染。

3 节能设计技术在电气自动化工程领域中的应用策略

3.1 电气自动化工程中变压器的节能设计

变压器是电气自动化中非常重要的设备之一，其功能主要体现在电压、电流和功率的转换上，即使它们处于空转状态，所消耗的能量也非常大，应该采用什么有效的技术、如何进行变压器的节能设计，这一问题是值得进行深入探究的。

3.1.1 避免变压器配置的高能源消耗

为了充分有效地实现节能，必须优化各种变压器相关材料的设计和组合。例如，如果硅钢板、铜板和绝缘材料的设计存在不合理的问题，可能会导致不必要的能耗。有鉴于此，应坚持节能理念，从满足变压器正常工作要求出发，选择最合适的材料和操作环境，从而最大限度地降低电气自动化建设的成本，同时也达到了变压器降低能源消耗以及提升变压器工作效能的节能设计目的。

3.1.2 节能材料的高效利用

铜材作为性能好的材料，在变压器和电线的电气柜中有很好的适用性，其材料特性要比硅钢片等其他材料特性更适合节能设计的目标达成。虽然铜材的成本较高，但是其可以极大地优化变压器的能源消耗，有效地提升变压器的工作效能，这种设计是符合前文所述的经济环保原则的。虽然设计成本有所增加，但是其最终降低的能耗可以很好地降低能源成本，并且可以降低污染物的排放量，达到节能设计的目标。

3.1.3 节能变压器优先

目前，市场上已经引进了专用节能变压器，应选择其作为电力自动化的优先类型。总的来说，这类变压器不但表现良好，并且从长远来看其节能效益也更高。但是，值得注意的是这一类变压器的价格可能会涉及到成本优化问题，所以企业需要综合考虑成本和能耗，择优选择变压器。对于节能变压器来说，它们之间的连接方式是非常重要的，操作员应该通过改善连接方式，从而达到避免变压器过度使用的节能设计目标，进而减少变压器磨损，保证了良好的变压器能耗管理.

3.1.4 在用电中心放置变压器

在一些工厂或不同的建筑物，例如大型写字楼，变压器电气自动化系统的关键部件应位于用电中心，中间放置适当的辅助设备，可提供方便的控制，也可有效控制电缆长度，降低成本和资源利用率，降低电压以及电缆产生的能量，以达到有效提高运行效率和质量的目的。

3.1.5 对变压器容量和数量进行合理设计

选择变压器时，必须预留百分之二十的冗余空间，在其数量上，需要对变压器的增多而引起的能源过度消耗进行相关的节能设计分析，以合理地增加变压器的数量。此外，如果使用的变压器数量超过两台，则需要采取变压器并联措施，以提高变压器运行的安全性和可靠性，并实现提高变压器功能效能的设计目标，真正实现了降低变压器能耗的节能设计目标。

3.2 电气自动化工程中电力电缆的节能设计

作为配电系统的一个重要组成部分，电缆是建筑施工的主要成本来源之一，并且成本非常高，为了能够在以后维护电缆，也需要大量的成本。因此，在应用电力电缆时，应结合相应的电流密度、电缆本身强度等指标进行选择。一般来说，电缆材料主要由钢和铝组成，由于其特性相关，选择范围相对较小。

但是在节能设计中，选择电缆不仅需要将成本作为重要考虑因素之一，而且还需要考虑把节能安全的目标实现，考虑到这两个指标，在钢缆和铝缆的对比上，钢缆无论在安全性还是节能性方面都明显优于铝缆。然而，铜缆的材料性质要比钢缆和铝缆的材料性质更适合节能设计的需求，在节能设计实践中选择哪种电缆材料，需要结合机电自动化的实际施工条件。从总体上看，目前铜缆的应用较为广泛。

4 节能设计技术在电气自动化工程领域中的应用发展展望

为了提高电气自动化系统的工作能力，有效降低电气自动化系统的能耗，要抓好节能技术的创新和改进。

首先，要有针对性地改造节能技术。例如，设计人员可以通过优化发动机性能，实现对节能需求的有效满足，降低发动机能耗；可借鉴国外先进的节能经验，科学合理地设计性能较高的发动机，进而需要对不同时期的用电量进行调节，通过将设备容量降低到合理使用电力和配置电力资源，从而提高电力系统的性能。

其次，将人工控制和自动化相结合以提高电气设备的节能效率。在手动控制的支持下，可以有效地平衡各个区域之间的电力需求，从而提高电气自动化系统的节能效率。在自动化方面，有必要通过科学合理的方法，全面考虑提高电气设备自动化中的节能水平。例如，为了达到居民用电和生产用电节能减排的节能设计目标，就需要人工控制介入，平衡两方面的用电需求，同时在自动化节能设计上要尽可能保证电气设备的运行效率，达到节约用电的目的。总而言之，电气自动化工程中的节能设计不仅需要自动化设备节能技术的提升，而且还需要人工介入，平衡能源需求，进而从技术和控制两方面达到节能设计的目标。

5 结语

总体而言，电气自动化工程的节能设计已成为当今社会广泛关注的热点问题。有关部门和单位要从变压器、电力电缆等方面做好节能设计，以更大程度地降低能耗。目前，节能设计已成为推动电气自动化更好发展的有力手段，并在实际应用中取得了良好的效果。今后，我们必须进一步加强研究，以掌握更多关于电气自动化系统节能设计的知识。