韋玲徽

（柳州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理處　廣西　柳州市　545000）

電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用探討

韋玲徽

（柳州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理處廣西柳州市545000）

本文主要從電氣工程自動化及節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的基本內(nèi)容；電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)的重要原則以及電氣工程自動化系統(tǒng)中的相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)等幾個方面出發(fā)，探討電氣工程自動化中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用問題。

電氣工程；自動化系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)；應(yīng)用

前言

隨著世界科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的電氣工程自動化技術(shù)也處在不斷變革和發(fā)展進(jìn)步之中。隨著我國政治經(jīng)濟(jì)等各方面的不斷進(jìn)步和發(fā)展，我國的城市化進(jìn)程也在不斷推進(jìn)之中，對電能的需求量也在不斷增大。從中國當(dāng)前現(xiàn)狀來看，節(jié)能設(shè)計(jì)已然成為電氣工程自動化系統(tǒng)中最需攻克的難題。

1　電氣工程自動化及節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)簡介

電氣工程自動化是一門與人們的日常生產(chǎn)生活息息相關(guān)的新興學(xué)科，它被歸納在電氣信息學(xué)科之下。它對于提高企業(yè)的工作效率，降低企業(yè)運(yùn)營成本，提升勞動生產(chǎn)率，完善勞動環(huán)境和條件具有舉足輕重的作用。隨著我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，城市化的程度不斷加深，我國城市的電網(wǎng)也在不斷擴(kuò)大發(fā)展之中，為了保證城市居民生產(chǎn)生活的用電，電力容量也在不斷加大之中，這意味著需要使用更多的變頻器、變壓器、整流器等等。這些儀器在使用過程中會產(chǎn)生大量的諧波，進(jìn)而危害電網(wǎng)。為了消除諧波的影響，保證電網(wǎng)不受損害的同時又遵循節(jié)能環(huán)保的原則，電氣工程自動化系統(tǒng)另辟蹊徑，轉(zhuǎn)而從變壓器、有源濾波器等技術(shù)中入手，利用降低電路在傳輸過程中的損耗量；選擇優(yōu)質(zhì)的變壓器；加入有源濾波器；補(bǔ)償無功等技術(shù)手段達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。促使電氣工程自動化系統(tǒng)在使用時更加節(jié)能，更加科學(xué)合理。

2　電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)所要遵循的原則

2.1遵循安全至上的原則

盡管在電氣工程自動化系統(tǒng)中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的目的是節(jié)能，但在設(shè)計(jì)時首先要考慮的仍然是安全性原則，安全凌駕于所有設(shè)計(jì)之上。因此，在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時，不能僅僅關(guān)注節(jié)能方面，應(yīng)充分考慮該項(xiàng)設(shè)計(jì)是否具備使用的安全性，會不會對操作者和使用者造成安全隱患，只有在安全的基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，才能保證生產(chǎn)活動的順利進(jìn)行，保證生產(chǎn)活動的高效完成。

2.2追求技術(shù)先進(jìn)

如今是一個科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，各種節(jié)能設(shè)備和節(jié)能新技術(shù)頻繁地更新?lián)Q代，節(jié)能技術(shù)的發(fā)展可謂日新月異。因此，為了設(shè)計(jì)出最新穎、功能最強(qiáng)大的節(jié)能產(chǎn)品，應(yīng)該密切關(guān)注新技術(shù)的產(chǎn)生和更新，采用最新的、最尖端的技術(shù)作為節(jié)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)支持。先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備對節(jié)能產(chǎn)品的節(jié)能效果提升具有顯著作用。

2.3遵循環(huán)保原則

如今，全世界都在提倡保護(hù)環(huán)境，環(huán)保體現(xiàn)在生活的方方面面，因此，電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)也必須考慮到對自然環(huán)境的影響問題。電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能裝置應(yīng)盡可能地降低對周圍環(huán)境的破壞，甚至做到對周邊環(huán)境起保護(hù)作用。同時，節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)條件等問題，力求設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)環(huán)保的節(jié)能產(chǎn)品。

3　節(jié)能設(shè)計(jì)中的相關(guān)技術(shù)

3.1變壓器節(jié)能技術(shù)法

變壓器是電氣工程自動化設(shè)備中的重要組成部分，它的主要功能是將電壓、電流和功率進(jìn)行或升或降的轉(zhuǎn)換。變壓器在工作中會消耗大量的能量，因此，要做好電氣工程自動化系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)計(jì)，可以從降低變壓器工作時的能源消耗入手，這對于電氣工程自動化系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要作用。一般來說，要降低變壓器運(yùn)行時的能源消耗量，可以從以下幾個方面入手：

3.1.1科學(xué)選取變壓器的構(gòu)成材料

為了實(shí)現(xiàn)變壓器節(jié)能，應(yīng)合理選擇變壓器的制作材料，通過對選擇的材料組合能夠優(yōu)化裝置，達(dá)到最大節(jié)能效果。如果在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)銅片或絕緣材料的設(shè)計(jì)不恰當(dāng)?shù)那闆r，則很可能導(dǎo)致更大的能源消耗。由此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)在保證變壓器能夠正常工作的前提下對變壓器工作時的能源損耗量進(jìn)行檢測，從而選擇出最節(jié)能最科學(xué)的材料。

3.1.2使用銅質(zhì)材料

銅質(zhì)材料的電阻相對于其他材料低，這能夠減少變壓過程中產(chǎn)生的電阻損耗。同時，使用冷札硅鋼片并降低磁密也能夠達(dá)到降低變壓器工作過程中的能量損耗。

3.1.3選取具有優(yōu)良節(jié)能作用的變壓器

如今，市面上已經(jīng)出現(xiàn)了一些具備很好的節(jié)能功能的變壓器了，如S10、S11等型號。這種變壓器除了具備傳統(tǒng)的變壓器的優(yōu)勢，同時兼?zhèn)淞肆己玫墓?jié)能功能。

3.2對系統(tǒng)的功率因素進(jìn)行提升

對系統(tǒng)的功率因素進(jìn)行提升主要分為提高其自然功率因素和采用人工方法對系統(tǒng)因素進(jìn)行提升。

對系統(tǒng)的自然因素進(jìn)行提升可以采用一系列科學(xué)合理的方式完成。如努力提升電氣設(shè)施的工作效率，從而完成節(jié)能目標(biāo)。這種方式的實(shí)現(xiàn)可以依靠增大用戶們的負(fù)載程度，采用極數(shù)少的電動機(jī)等措施，但必須是在滿足工藝生產(chǎn)條件的情況下才能采用的。同時，可以采用電動機(jī)變頻自動控制的方法使電氣工程自動化系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能效果，因?yàn)殡妱訖C(jī)一旦實(shí)現(xiàn)了變頻自動控制機(jī)制，可以使電動機(jī)在小負(fù)載情況下使系統(tǒng)功率因素得到提升。這些方法都能在不增加其他補(bǔ)救設(shè)施的條件下就能提高系統(tǒng)的功率因素，因此，這些方式具備經(jīng)濟(jì)且效果顯著的特點(diǎn)，對于控制生產(chǎn)成本就有積極作用。

采用人工方法對系統(tǒng)因素進(jìn)行提升的方式屬于人工補(bǔ)償?shù)囊环N方式。因?yàn)楸M管對系統(tǒng)自然功率因素進(jìn)行提升的方法非常經(jīng)濟(jì)，但無法滿足工業(yè)用電的巨大需要。因此，安裝一定的補(bǔ)償設(shè)備非常必要。

3.3減弱高次諧波

變頻器、變壓器、整流器等儀器在使用過程中會產(chǎn)生大量的諧波，這些諧波對用電設(shè)備的損害非常巨大。例如：加重電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)；降低電網(wǎng)的可用容量；使設(shè)備的利用率降低；降低企業(yè)的經(jīng)營利潤等。同時，諧波還將影響自動化裝置的可靠性和安全性能。因此，減弱高次諧波非常必要。一般情況下，減弱高次諧波可以采用使用Δ/Y節(jié)接線的變壓器，達(dá)到消除3的倍數(shù)的諧波。同時，可以通過增加變壓器的二次側(cè)相數(shù)；選擇綠色無諧波污染的變頻器等措施達(dá)到減弱諧波的效果。

3.4降低電路傳輸過程中的損耗量

通常情況下，電能傳輸介質(zhì)本身具有一定的電阻，在傳輸過程中將損耗電能。盡管電阻造成的電能損耗并不能完全消除掉，但可以在實(shí)際電氣工程自動化系統(tǒng)中通過節(jié)能設(shè)計(jì)達(dá)到降低損耗量的目的。

電能在傳輸過程中的電流是一定的，不會任意發(fā)生變化，因此，要降低電路傳輸過程中的損耗量，設(shè)計(jì)者應(yīng)該著力于降低傳輸介質(zhì)的電阻方面。而根據(jù)電阻公式R=ρL/S可知，電阻的大小與導(dǎo)線的橫截面積、長度和電阻材料的電阻率有關(guān)。其中，與導(dǎo)線長度和電阻率成正比例關(guān)系，與橫截面積成反比例關(guān)系。所以，要降低電阻，可以采取以下幾種方式：

3.4.1合理縮減電線長度

在對電導(dǎo)線進(jìn)行布線之前，應(yīng)該合理規(guī)劃導(dǎo)線的經(jīng)過路徑，盡量縮短電線的長度，以降低導(dǎo)線的電阻。

3.4.2從電阻率數(shù)字大小選取合適的導(dǎo)線

為達(dá)到降低電路傳輸過程中的損耗量的目標(biāo)，在綜合考慮經(jīng)濟(jì)的條件下，應(yīng)選擇電阻率較小的導(dǎo)線。如表1是幾種常見的導(dǎo)體材料在20℃時的電阻率。

其中錳銅合金：85%銅，12%錳；鎳銅合金：54%銅，46%鎳；鎳鉻合金：67.5%鎳，15%鉻，16%鐵，1.5%錳。

表1　

3.4.3對導(dǎo)線的橫截面積進(jìn)行改良

在不影響電路的正常工作的基礎(chǔ)上，合理增加電線的橫截面積對降低導(dǎo)線的電阻具有顯著作用。橫截面積增大，導(dǎo)線電阻降低，從而降低電能在傳輸過程中的損耗量，達(dá)到節(jié)能的效果。

3.5從電能使用處節(jié)約電能

通過對電能使用環(huán)節(jié)處進(jìn)行電氣工程自動化系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)主要由科學(xué)合理選用節(jié)能型照明燈、選用節(jié)約能源的鎮(zhèn)流器和綠色照明三方面組成。

3.5.1因地制宜選用照明光源

國家對照明光源的類型出臺了相關(guān)規(guī)定，因此，照明光源在選擇過程中應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行，以滿足照明節(jié)能的要求。高效能的節(jié)能型光源，它具備高于一般照明燈好多倍的發(fā)光效率，這能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約大量電能的目標(biāo)。同時，在洗手間、樓梯間等地應(yīng)選擇吸頂燈，既滿足人們的日常生活需求，又達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的需求。此外，在工業(yè)廠房內(nèi)，為了節(jié)約能源，可以選擇金屬鹵化物燈，如果一盞燈無法滿足正常生產(chǎn)需求時，可以采取兩種光源或多種光源共同照明的方式，這樣既增強(qiáng)了亮度，又減少了耗能量。

3.5.2配合使用節(jié)能型鎮(zhèn)流器

在工業(yè)廠房內(nèi)，在使用了節(jié)能型的照明光源同時，應(yīng)該配合使用節(jié)約能源的鎮(zhèn)流器，以達(dá)到降低能源消耗的目的。

3.5.3綠色照明

對照明的設(shè)計(jì)應(yīng)該契合使用環(huán)境，設(shè)計(jì)者應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，既滿足其使用功能，又達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

4　結(jié)語

綜上所述，電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用對人們的生產(chǎn)生活具有重要的影響作用。為了順應(yīng)科學(xué)發(fā)展的要求，建立起一個節(jié)能環(huán)保的社會，電能的節(jié)約是其中的重要組成部分。我們應(yīng)該從多個方面共同努力，設(shè)計(jì)出節(jié)能高效的設(shè)備。

[1]姜峰.電氣自動化工程中的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)探析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（1）：144.

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TM76

A

1673-0038（2015）32-0013-02

2015-7-3

韋玲徽（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事建筑工程的質(zhì)量安全管理監(jiān)督工作。