论节能设计在电气工程自动化系统中的应用

论节能设计在电气工程自动化系统中的应用

陆鹏程

五矿二十三冶建设集团有限公司   湖南长沙 410016

摘要：随着当前我国社会经济和科学技术的快速发展，电气工程自动化技术也随之获得快速发展，在这样的背景下，对于其节能方面的要求更为严格，而如何实现电气工程自动化系统运行中的节能性，以此减少能源资源的损耗量和对生态环境造成的污染影响，是电气工程领域需要重点探讨的话题之一，就此本文通过对节能设计在电气工程自动化系统中的应用进行探讨，以供参考。

关键词：节能；设计；电气工程；自动化

前言：要想加快推动电气工程自动化快速发展，这就需要将节能设计考虑其中。随着当前我国对于节能减排方面提出的要求越来越严格，如何采取有效措施降低能源消耗和环境污染问题是当前需要重点探讨的问题，电气工程领域也不例外，应正确认识电气工程自动化现状，采取有效措施进行技术改革和创新，从而达成节能目的。

一、概述电气工程自动化

在当前科学领域发展中，电气工程作为其中关注度较高的一门学科，加快推动电气工程朝向自动化方向快速发展，在很大程度上决定当前国家技术实力。与此同时，电气工程还与其他学科之间结合起来应用，且被广泛应用于各大领域中，具有非常明显的发展价值。将节能设计应用于电气工程自动化设计中，能够起到节约企业运行所需成本，改善运行环境和条件，提高其社会生产率。

随着我国科学技术不断进步，电气系统也呈现出更为丰富、体系化的发展态势，同时也体现出其所具有的人性化特征，这对加快我国经济建设进程具有推动性意义。从本质上来讲，电气系统是基于光纤设备来完成数据传输作业，其中所用光缆数量非常多，了解电缆设备数量不断减少，这在很大程度上节约电缆材料投入量，同时也降低所需资金投入，更重要的是起到了降低能源资源损耗的功能，真正达成节约能源这一国家发展目标。

二、节能设计在电气工程自动化系统中的应用

（一）对配电系统进行优化

针对电气工程自动化中的配电系统设计，可从以下几方面进行，其一，分析系统适用性，只有保证系统适用性的前提下才能对电气设备进行有效控制；其二，满足不同设备对电力供应方面提出的各项需求，这样做的目的在于从根本上控制影响设备运行的不利因素。基于以上，针对配电系统的设备，不仅仅要确保设备保持正常、稳定运行状态；更重要的是保证整个电气系统保持安全状态，在此基础上不断强化系统在运行过程中的灵活和便利[1]。除以上之外，还要根据当前配电系统运行现状和自动化需求，对此进行不断优化和创新，在保证电气系统运行安全的前提下，注重其所具有的导线性能，严格把控布线的距离，强化导线所具有的绝缘性能，采取合理措施做好接地、防雷等设置工作，以使配电系统保持安全运行状态。

（二）基于节能选用变压器

在电气自动化中，变压器作为其中一部分重要组成，主要负责对系统中的电功率、电流、电压等进行转换，因此要想保证变压器有效运行需要一定能源在其中提供有力支持。即便变压器处于空载运行状态下，也可能会造成一定能源损耗问题，因此这就需要采取有效措施做好对变压器节能方面的设计，具体来讲：其一，对于变压器材料，应根据节能标准合理选择，将通篇、绝缘材料、硅钢片等材料组合起来，将节约理念穿管其中，选择最佳材料[2]；其二，对于铜材料使用，在进行变压器设计过程中，铜材料使用在其中占据非常重要地位，因此要特别注重铜在其中的使用，对于电线、电柜，可通过铜来替代以往所使用的硅材料，这样做能够有效降低变压器处于空载状态下产生的损耗，从而实现节能；其三，在当前市场中，有专门具备节能特征的变压器，在进行电气自动化设计过程中，可优先选择这类变压器，还要特别注意变压器接线方式，严格把控变压器运行期间可能出现过度使用，以使变压器保持最佳运行状态；其四，确定变压器容量、台数等具体需求，对于容量，应结合当前电气自动化系统运行电量来决定，如果变压器容量过低，就会导致变压器出现过度运行，从而降低其运行寿命；相反如果变压器容量过大，就会导致其处于轻载运行状态，电力资源也随之大量浪费。因此在实际选择中应以实际用电作为参考，在此基础上留有20%左右的冗余空间即可；对于台数，应尽可能的避免多台变压器使用，这样很容易浪费资源，如果变压器台数为两台以上，应采取并联的方式进行设计，由此促使电气更为稳定可靠。

（三）电能传输损耗控制

要想从根本上实现电气自动化，其根本在于高效、低污染环境完成电能传递，但基于物理学规律进行分析，电能在实际传输中，必然会因电阻、距离等一些因素而造成损耗，因此在进行电气自动化建设中，应特别将电能传输损耗控制作为整个系统建设中的重点内容，基于减少电能在传输过程中产生的损耗量，从而进一步强化电能传输运行工作效率，同时也能够起到节约传输成本的作用，由此控制传输过程中可能产生的各种危害和不良污染影响。具体来讲：其一，在实现电气自动化时，应选择良性合金材料作为其中所用导线的材质，从根本上规避电能传输和利用产生的损耗，以此从整体上对电阻损耗进行有效控制；其二，实现电气自动化，还应对导线布线形式进行优化，对此可采取缩减导线长度的方式，对电力供应距离进行优化，转变以往的负荷分布形式进行电能控制，从而实现降低电气自动化损耗问题；其三，基于物理学中的相关公式，采取措施增加电气自动化所用设备导线横截面的方式，来起到对系统电阻的降低作用，从而控制电阻传输能耗。

（四）转变无功补偿方式

从电力体系的角度来讲，无功功率在其中非常大一部分的容量，因此也就在无形之中加大了线路运行中的压力，导致电网电压出现不稳定情况，不利于电网有效运行。从电能使用者的角度进行分析，如果务工功率因数在0.9时，使用者就会交一定的罚款，而这也在一定程度上增加其在经济上的成本支出，对此可从以下几个角度对此进行适当调整，以保持其良好经济效益：其一，对于主要补偿设备的设置，可由电容器来承担，根据电容器容纳量确定参数，根据参数进行相应计算；其二，将电网运行实际考虑其中，以此获取当前电网运行中的补偿线路、负荷情况等信息，若其中固定负荷相对比较多，对此可采取静态补偿；相反对于变化负荷，且不连续负荷相对比较多的情况下，可采取动态补偿；其三，针对接地装置部分，应基于就近原则进行设定，通过以此最大化降低电气自动化系统运行中产生的能耗。

（五）选择节能电力电缆材料

从整体上来看输配电系统，其中电力电缆作为主要组成内容，且在电力工程中所需成本最高，因此在进行电力线路维修所需投入也非常高。基于以上，在进行电力电缆选择过程中，应基于电流密度、强度等来设计电缆截面，选择合理的电缆材质。一般情况下，电力电缆所用材质多为钢材、铝材，这主要是因为电力电缆本身的运行特性和使用限制所决定的[3]。但如果不考虑成本因素，从电缆运行的安全、节能角度进行分析，钢材材质电缆相对于铝材材质电缆而言，更具安全、节能方面的优势。除以上之外，铜电缆价格相对比较高，但也普遍用于电气工程中，这主要在于其截面相对于钢材、铝材电缆而言要更粗一些。但不论选择何种材质的电缆，都应根据工程需求来决定，才能从根本上达成节能目的。

总结：综上所述，节能设计理论在我国电气工程自动化系统中的应用还处于初步研发阶段，具体应用还是存在很多不成熟之处，但推动节能设计是未来电气工程自动化发展必然趋势，相关领域应加大对该方面的研究，希望通过引入节能理论，对电气自动化发展起到推力作用。

参考文献：

[1]蔡好雨,王赛爽. 节能设计在电气工程自动化系统中的应用[J]. 科技创新与应用,2023,13(2):107-110.

[2]刘穗芹. 浅析电气工程及自动化系统中节能设计的应用[J]. 数码设计（上）,2021,10(4):61-62.

[3]段鄂. 电气工程自动化系统中节能设计技术的应用[J]. 中国宽带,2020(9):93.