电气节能在工业电气设计中的应用研究董建彬

电气节能在工业电气设计中的应用研究董建彬

董建彬

(中瑞工程设计院有限公司250000)

摘要：当前全球能源紧缺，人们更加重视环境保护和能源节约。节能技术被广泛应用于多种行业，尤其是工业，而减少工业能源消耗已成为工业发展的重点。因此，详细介绍了我国工业电气设计中电气节能技术的应用。

关键词：电气节能；工业电气设计；应用

引言

经过几十年的发展，我国电气节能已经被广泛应用于各行业与领域。不过从实际应用情况来说，受到各类因素的影响，依旧存在着电气浪费的现象，其在工业设计领域中未能获得有效推广以及应用。因此，深度分析此课题，提出电气节能的应用策略，对助力其在工业设计中的应用和发展，有着重要的意义。

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、工业节能设计的重要性

2.1、节能环保设计的必要性

随着我国社会经济与基础建设的发展，工业行业的大规模施工严重破坏了环境，并造成能源的浪费。因此，可利用节能环保技术提高环境保护和能源节约的水平。近年来，我国节能环保技术不断创新和应用，不仅强化了对能源的高效使用，还促进了环境的可持续发展。

2.2、促进发展的可持续性

当前，我国能源发展方式主要以节约能源型和环境保护为主，同样电气工程自动化技术的发展应该与国家发展目标保持一致，这就要求节能技术设计要与当前政府的能源发展计划达成一致。因此，电气工程的节能设计需要从节能、减排、降耗等方面进行长期规划和思考，以促进我国可持续发展战略的实现。

2.3、改变生活环境

随着人们生活质量和生活水平的提高，人们对城市化工业生产的要求越来越高。因此，工业生产企业有义务为人们的生活和工作创造更加舒适的环境。良好的生活环境需贯彻工业节能理念，如能源节约、创新节能技术等，有效提高环境保护和能源节约水平，为人们营造更加美好、健康的生活环境。

3、电气节能在工业电子设计中的应用措施

3.1、推广应用电气智能控制系统

若想实现电气节能，加大对电机设备的改进，能够获得不错的效果。在具体实践中，应用计算机技术和数字技术等，优化动力系统，强化对电机运行情况的控制力度。通过建立电气智能控制系统，减少电能的浪费。基于现代化信息技术，进行电气设备的开发，提升电气智能化控制的水平。实际应用中，应用电气系统智能化控制，结合设备当前的运行情况进行调节，可以保持其正常运行，同时减少电能的损耗，进而实现节能减排。

3.2、变频调速

变频调速也是工业电气自动化系统节能技术应用的重点，例如在高压风机电动机系统节能技术应用中，应准确判断节能率，而往往节能率一般会控制在55.29%，且在计算节能效果的过程中，风流量和流速成正比例关系，电网总系统的输出功率一共为447.1kW，节能率能够高达55.29%，如果全面系统总工作时间为持续300d，那么整个变频调速系统运行会产生的节能量达到39800kW•h。但是如果整个系统运用的是耦合系统的话，那么节能率会在36.13%。鉴于此，通过不同节能技术的对比分析，变频调速节能技术在工业电气自动化技术中具备节能优势。

3.3、使用功率因数补偿

工业的电气设计主要是电动机设计，其电缆使用量巨大。由于电缆和电动机属于感性负荷，相关功率因数出现滞后，将增加变压器和线路的损耗。供电系统中，需合理选择电动机和变压器的容量，减少线路感抗。如果提高自然功率因数后仍未达到电网的使用要求，需使用并联电容器作为无功补偿装置，以保证使用端的功率数值达到国家规定要求。同时，高压部分的无功功率由高压电容器补偿，低压部分的无功功率由低压电容器补偿。经过补偿，降低了变压器的容量使用要求。设计人员需遵循相关原则，提高设计的节能水平。

3.4、工业电气照明系统

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。

4、电气节能在工业电气设计中的应用实例分析

4.1、案例概述

以某企业为例，其主要开展炼油化工生产加工作业，使用的是炼油化工生产装置，包括催化裂化和延迟焦化等，生产加工的产品为柴油和汽油等。此企业的生产和生活区，配置了6kV的配电室共计20个；0.4kV配电室共计160个。从配电所的情况来说，采取的是单母线分段方式实现电气接线，选择的是放射式负荷接线结构。生产电力系统共计配置了215台电力变压器，同时配置了210台高压电机装置。就过去一年的用电情况来说，用电量不断增加，电网线损问题的发生数增加。除此之外，还存在其他用电问题。通过电能耗损问题的深度分析明确，由于低压配电室功率因素偏低，存在着突出的损耗问题，而且谐波损耗较为严重，影响着电容器运行的安全性，提出进行电气节能设计。

4.2、无功补偿和谐波抑制

从该企业的低压配电室运行情况来说，其中16个存在着功率因素不足0.9的问题，虽然部分低压配电室使用了无功补偿装置，不过受到设备老化因素以及其他因素的影响，使得补偿效果不佳。因为谐波损耗问题的问题，影响着电力设备的使用效果。为实现电气节能，要依据低压配电室功率因素和谐波含量之间的关系，采取有效的处理措施。具体措施如下：（1）使用智能化无功补偿装置，采取分级和动态方式，来补偿无功功率。（2）使用多组单调谐无源滤波器，开展特定次数谐波的治理等，减少谐波的影响，同时降低总畸变率。（3）采取谐波治理和无功补偿相互组合的方式，提高谐波的治理效果，提高无功补偿的效果。

4.3、动力节能

工业电气自动化技术应用的核心即动力系统，在节能技术应用过程中，动力系统节能效果最为明显，这也说明动力系统的耗能量也是最大的。例如电动机设备，首先应科学合理的选择电动机硬件系统部分，动力足、系统稳定高效是选择的原则，同时应尽可能减少电能的消耗。在电能节能技术应用到电动机系统中时，转速是最佳的节能技术指标。通常以“n（转速）=60f（电频率）[1-s（转差率）]/p（电机极对数）”，通过此公式能够有效的判断出设备是否节能，在相同的运行环境下，转速越快，则动力越强，因此节能效果就越好。此外要想实现电动机系统的节能，应对转速、电频率和转差率等参数进行计算和控制，合理调整相应的适应范围，确保电动机系统在最佳节能工况下运行。

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：

[1]黄平.节能技术在工业电气自动化中的应用研究[J].南方农机,2019,50(07):136.

[2]孙艳萍.电气节能在工业电气设计中的应用[J].通信电源技术,2019,36(03):161-162.

[3]龚志强.浅谈市政工程电气节能设计[J].低碳世界,2018(10):177-178.

[4]刘宏军.浅析电气自动化工程中节能设计要点[J].四川水泥,2018(09):122.

[5]董梅.电气节能在工业电气设计中的应用分析[J].建材与装饰,2018(39):257-258.