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        節(jié)能設(shè)計(jì)在電氣工程自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2023-02-23 13:35:31蔡好雨王賽爽
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2023年2期
        關(guān)鍵詞:電氣工程變壓器設(shè)備

        蔡好雨,王賽爽

        (華北水利水電大學(xué) 電氣工程學(xué)院,鄭州 450000)

        電氣工程是現(xiàn)代科技領(lǐng)域的關(guān)鍵學(xué)科,是人類科技文明的代表,傳統(tǒng)的電氣工程為創(chuàng)造產(chǎn)生電子與電氣系統(tǒng)的學(xué)科總和,科技的發(fā)展使得電氣工程概念的范疇更為廣泛。電氣工程是重要的專業(yè)課程,在各大院校中的專業(yè)名稱存在差異,電氣工程和計(jì)算機(jī)信息之間存在聯(lián)系,電氣技術(shù)的進(jìn)步改變了人類的工作和生活模式。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電氣工程中要解放和發(fā)展生產(chǎn)力,在各行各業(yè)中電氣工程自動化的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能設(shè)計(jì),降低了能源消耗,有利于推動電子信息技術(shù)的發(fā)展。

        1 電氣工程的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        電氣工程自動化系統(tǒng)這一智能設(shè)備,應(yīng)用于一次設(shè)備的在線監(jiān)控,在各類技術(shù)發(fā)展中具有廣泛的應(yīng)用。電氣工程自動化包括電氣工程和信息技術(shù)等知識,技術(shù)人員要了解電氣系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu),研究電氣工程自動化的工作原理,才能確保電氣工程自動化工作的有效開展。以下從幾個方面分析電氣工程的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

        第一,電氣工程自動化中光纖是主要載體。由于光纖具有較高的傳輸效率,因此信息傳遞效率也會有所提升,有利于控制信息傳輸成本,實(shí)現(xiàn)全天候自動化在線監(jiān)控,革新在線監(jiān)測技術(shù),各類設(shè)備的發(fā)展更加智能化。第二,采集站是在線監(jiān)控的組成部分。在全天候的監(jiān)控中涉及較多的內(nèi)容,需要處理各類元件,并收集各類信息,因此在生產(chǎn)活動中要完善各類監(jiān)測,監(jiān)測環(huán)節(jié)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用較廣,采集數(shù)據(jù)信息要控制參數(shù),確保采集工作的有效開展。第三,電氣工程自動化技術(shù)的改進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)時代電氣工程利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自身的發(fā)展,從不同角度改進(jìn)電氣工程自動化,需要投入更多的設(shè)施,電氣自動化的發(fā)展要使用科學(xué)措施,創(chuàng)造新材料、新技術(shù)和新產(chǎn)品。第四,促使電氣工程自動化面向開放化方向發(fā)展。依靠網(wǎng)絡(luò)時代背景,與外界快速取得連接,通過網(wǎng)絡(luò)平臺傳播和分享信息,普遍應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個部分設(shè)施,改進(jìn)電氣工程自動化,使電氣工程技術(shù)更加完善。

        2 電氣工程自動化系統(tǒng)的特點(diǎn)

        電氣工程自動化系統(tǒng)具有獨(dú)特的特點(diǎn),對其特點(diǎn)的研究,有利于把握特點(diǎn),更好地進(jìn)行電氣工程自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用。

        2.1 多種技術(shù)的融合

        電氣工程自動化系統(tǒng)中,要優(yōu)化設(shè)計(jì)工程自動化,融合多項(xiàng)技術(shù),包括電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械自動化技術(shù)的融合,多項(xiàng)技術(shù)的融合、應(yīng)用,在不同領(lǐng)域發(fā)揮其應(yīng)用價值。

        2.2 具有較強(qiáng)的實(shí)用性

        電氣工程自動化系統(tǒng)應(yīng)用于企業(yè),可以發(fā)揮實(shí)用性,有利于控制技術(shù)設(shè)備,對設(shè)備運(yùn)行中的問題進(jìn)行調(diào)試,確保設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn),促使企業(yè)達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。

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

        在我國的節(jié)能理念下,電氣工程自動化的運(yùn)行,要注重節(jié)能設(shè)計(jì),應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)的原則,保證電力工程自動化系統(tǒng)的安全性、環(huán)保性和先進(jìn)性。以下從幾個方面分析節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的原則。

        3.1 遵循安全性原則

        電氣工程自動化的設(shè)計(jì)要確保電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性,節(jié)能設(shè)計(jì)會使生產(chǎn)活動更加順利,電力設(shè)備的安全運(yùn)行包括動力資源,電力設(shè)備中的主要能源是電能,電能負(fù)荷要遵循相關(guān)規(guī)定,并且要對導(dǎo)線采取安全措施。

        3.2 遵循環(huán)保性原則

        電氣工程自動化系統(tǒng)要合理設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)的能源損耗,提升能源利用率,合理選擇節(jié)能材料,排查電氣工程自動化系統(tǒng)的運(yùn)行程序,改進(jìn)污染環(huán)境的環(huán)節(jié),不僅能夠節(jié)約能源,而且不會破壞環(huán)境,從而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

        順便再說一句,那天火車沒有停運(yùn),卻晚點(diǎn)了整整一個半小時;本來應(yīng)在晚上十一點(diǎn)鐘發(fā)車,卻一直等到了后半夜十二點(diǎn)半才正式發(fā)車。

        3.3 遵循先進(jìn)性原則

        科技時代,各項(xiàng)技術(shù)都要增強(qiáng)先進(jìn)程度,技術(shù)和內(nèi)容要更新?lián)Q代,先進(jìn)的電氣自動化技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用,有利于保障工作效率,降低資源浪費(fèi)。節(jié)能設(shè)計(jì)要根據(jù)國家的規(guī)定,科學(xué)規(guī)劃污染排放和能源消耗,從長遠(yuǎn)角度部署,引進(jìn)先進(jìn)節(jié)能技術(shù),確保先進(jìn)的節(jié)能設(shè)計(jì)。

        4 電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

        電氣工程自動化技術(shù)在發(fā)展中與各個學(xué)科領(lǐng)域結(jié)合,在不斷滲透各門學(xué)科理論知識的同時,在各行業(yè)、各領(lǐng)域都有較廣的應(yīng)用。在我國科技不斷發(fā)展的背景下,電力系統(tǒng)日益豐富,設(shè)計(jì)原則較為人性化,呈現(xiàn)出多元化的設(shè)計(jì),應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì),降低了能源消耗,使得電氣工程自動化具有較廣的應(yīng)用,推動了我國企業(yè)的發(fā)展及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐。以下具體分析電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略。

        4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)

        電力系統(tǒng)的整體運(yùn)作,需要電力能源供應(yīng)電氣系統(tǒng)的用電設(shè)備,因此考慮電力系統(tǒng)的適用性,配電系統(tǒng)要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),保障電氣設(shè)備的控制,使電氣設(shè)備符合負(fù)荷容量和用電設(shè)備的要求。同時要保證電力系統(tǒng)運(yùn)行具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要符合要求,電氣設(shè)備具有適用性,保障設(shè)備控制,具備充足的電力。

        第一,確保電力系統(tǒng)的適用性。在設(shè)計(jì)中要考慮到電力系統(tǒng)的適用性問題,對各個環(huán)節(jié)的電氣設(shè)備范圍進(jìn)行控制,電氣設(shè)備滿足供電設(shè)備和負(fù)荷容量的基本要求,以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高效性、易控性和靈活性等。

        第二,確保電氣系統(tǒng)具有安全性。在電氣工程的自動化設(shè)計(jì)中,要確保電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,接地工作促進(jìn)配電系統(tǒng)的可靠性和安全性,電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全性可以確保實(shí)現(xiàn)預(yù)期的節(jié)能效果。

        第三,設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)要考慮到電氣系統(tǒng)的絕緣性。設(shè)計(jì)時考慮各個電氣設(shè)備的導(dǎo)線具有一定的絕緣性能,確保導(dǎo)線之間具有合理的間距,根據(jù)要求,確保導(dǎo)線的負(fù)荷能力、熱穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn),確保導(dǎo)線具有良好的絕緣性能。

        第五,防止電能負(fù)荷超標(biāo)。通過嚴(yán)格要求,負(fù)荷量達(dá)到要求,有利于發(fā)揮節(jié)能減排的作用,避免電能負(fù)荷的超標(biāo),嚴(yán)格檢驗(yàn)和控制電氣設(shè)備,確保供電設(shè)備負(fù)荷容量的可靠性,符合用電設(shè)備和電氣設(shè)備的要求,促進(jìn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的正?;?。

        4.2 科學(xué)選擇變壓器

        變壓器是電氣工程自動化的重要設(shè)備,利用變壓器可以控制電流功率、對電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換,由于作用較多,導(dǎo)致其具有較大的能耗??萍嫉陌l(fā)展使得電力市場具有多種節(jié)能變壓器,工程設(shè)計(jì)中要綜合考慮選擇節(jié)能高效的變壓器,可以達(dá)到高效的節(jié)能效果。由于能源消耗的主體是變壓器,變壓器的運(yùn)行中,設(shè)備的負(fù)荷會影響設(shè)備的運(yùn)行,因此對變壓器要進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì),節(jié)能設(shè)計(jì)中要考慮變壓器的型號,根據(jù)實(shí)際情況改進(jìn)變壓器,減少變壓器的能量消耗,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

        第一,科學(xué)選擇變壓器材料。對變壓器材料的選擇,要考慮材料是否具有節(jié)能性能,確保選擇的變壓器材料具有良好的性能。配電系統(tǒng)中變壓器的材質(zhì)會影響電力的使用。相對于鐵質(zhì)的變壓器,銅制的變壓器效果更好,配電系統(tǒng)運(yùn)行中銅制的變壓器,通過變壓器的電流會造成較小的電力損耗,因此在選擇變壓器材質(zhì)時,要考慮工業(yè)電量功率的消耗,確保變壓器具有優(yōu)質(zhì)的材料,硅鋼片材料、銅片材料和絕緣材料,有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。由于電力系統(tǒng)的運(yùn)行中,配電柜和電線會產(chǎn)生較多的能量損失,銅材料會降低空載運(yùn)行中的能源消耗,實(shí)現(xiàn)電氣工程的自動化節(jié)能設(shè)計(jì)。

        第二,選擇良好的變壓器配置。根據(jù)用電需求、設(shè)備擴(kuò)容等情況確定變壓器臺數(shù),可以選擇2臺以上的變壓器,并聯(lián)的方式可以確保變壓器的安全可靠性。變壓器的容量確定是很重要的環(huán)節(jié),變壓器的選擇要留出一定的容量空間,大容量的變壓器在運(yùn)行中輕載,小容量的變壓器在運(yùn)行中處于過載,會影響變壓器的使用壽命。

        第三,變壓線的型號選擇及接線方式。電氣工程自動化節(jié)能設(shè)計(jì)中,節(jié)能變壓器是具有節(jié)能功能的變壓器。隨著我國科技的發(fā)展,不斷創(chuàng)造出了新型的節(jié)能變壓器,要選擇適合的節(jié)能變壓器型號種類,選擇的接線方式要合理,才有利于展現(xiàn)出節(jié)能變壓器的節(jié)能功能,避免節(jié)能變壓器在超負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行,避免浪費(fèi)電能資源及對變壓器造成磨損。接線方式要按照要求,科學(xué)合理地選擇,確保變壓器運(yùn)行的高效性和安全性,防止變壓器磨損造成電能浪費(fèi),有利于提升能源利用率。

        4.3 有源濾波器的應(yīng)用

        電氣行業(yè)的設(shè)備會對諧波造成影響,受電壓波動的影響,電氣工作人員的操作會出現(xiàn)錯誤,系統(tǒng)在具體操作中采用濾波器可以防止誤操作,會使諧波的影響降到最低,防止電氣設(shè)備受到不良影響,從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的節(jié)能,使電力系統(tǒng)的出錯率降到最低,電氣工程系統(tǒng)效率的提升,有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

        4.4 無功率補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

        整體配電系統(tǒng)中的多個部位包括輸配電線路、升降變壓器和變配電變壓器等,會輸送電力資源給系統(tǒng)終端的客戶使用,這中間會存在能量浪費(fèi),無功功率占據(jù)浪費(fèi)的比重較大,電路中電壓的降低,對電網(wǎng)的輸送質(zhì)量和運(yùn)行效果會產(chǎn)生不利影響。降低功率因數(shù),會增加用電用戶成本,利用無功補(bǔ)償設(shè)備,有助于增加功率因數(shù),功率的平衡會使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定,輸送電能質(zhì)量要符合節(jié)能設(shè)計(jì)的要求,有利于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

        4.5 降低用電損耗

        工業(yè)生產(chǎn)中電氣工程自動化設(shè)備具有較大的用電消耗,為了降低資源消耗和用電損耗,節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本,要不斷改進(jìn)自動化設(shè)備的配電系統(tǒng),配電系統(tǒng)的完善優(yōu)化,要注重變壓器和導(dǎo)線的優(yōu)化,從而降低電力消耗。

        第一,采用減少導(dǎo)線阻力的方法降低用電損耗。對電阻的大小會產(chǎn)生影響的重要因素是橫截面的長度和大小,電阻對電力輸送效率會產(chǎn)生影響,構(gòu)建電氣工程自動化設(shè)備的配電系統(tǒng),選擇的材料電導(dǎo)率小,會減小電力運(yùn)輸?shù)哪芎模瑴p少導(dǎo)線長度、導(dǎo)線阻力,增加橫截面,可使電力的使用率有所提升。

        第二,在電能的傳輸中降低能源消耗。電能傳輸中產(chǎn)生的電阻會消耗電能,線路傳輸中過大的距離,會產(chǎn)生能耗,因此需要控制電阻、線路長度和導(dǎo)線的橫截面,設(shè)計(jì)人員要合理設(shè)計(jì)傳輸距離,確保設(shè)計(jì)線路為筆直的線路,這樣傳輸中能源的消耗會大大減少,同時可以縮短傳輸距離,而橫截面較大的線路有利于控制能源消耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

        4.6 科學(xué)選擇電力電纜

        電氣工程自動化運(yùn)行中,電力電纜是重要的部分,也是電力工程中具有較大成本投入的環(huán)節(jié),需要根據(jù)實(shí)際合理選擇適合的電力電纜。在電氣工程的自動化運(yùn)行過程中,要投入大量的資金做好維護(hù)工作,可以選擇具有較高電強(qiáng)度和電流密度的電力電纜,科學(xué)確定電纜截面大小。對電氣工程自動化進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì),要選擇銅制和鋁制電纜,鋁制電纜的資金投入量不高,且質(zhì)量輕、方便運(yùn)輸,但是節(jié)能性和安全性較差;銅制電纜具有電阻率低、高強(qiáng)度和穩(wěn)定性好等優(yōu)勢,但價格貴。在實(shí)際的電力工程中,需要根據(jù)具體使用場合選擇適合材質(zhì)的電力電纜。

        電力系統(tǒng)利用光纖設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。光纜具有較為廣泛的應(yīng)用,用于連接電纜的設(shè)備減少,有利于節(jié)省電纜材料,資金成本和能耗也會有所降低,符合節(jié)能的要求。電氣自動化能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的智能化,實(shí)現(xiàn)電光交互的在線監(jiān)測。這一智能裝置的功能為智能控制,利用電子信息技術(shù)在線監(jiān)測,在線監(jiān)測的采集站將核心部件作為處理器,采集和操作信息數(shù)據(jù),從控制中心到網(wǎng)絡(luò)的各個環(huán)節(jié),集中監(jiān)控生產(chǎn)過程。另外,系統(tǒng)能夠依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集數(shù)據(jù)信息,針對具體的問題進(jìn)行管理,以站為考慮單元建立發(fā)動機(jī),系統(tǒng)具有較高的可靠性,有助于增強(qiáng)工作質(zhì)量、工作效率。

        4.7 提高電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率

        電氣系統(tǒng)的運(yùn)行,要選擇節(jié)能設(shè)備,有利于實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的節(jié)能減排功能。設(shè)計(jì)人員在電氣工程的設(shè)計(jì)中,要確保自動化節(jié)能設(shè)計(jì),選擇的電氣設(shè)備要具有良好的節(jié)能效果,要確保電氣運(yùn)行中負(fù)荷的均衡分布,對運(yùn)行中的無用功率進(jìn)行補(bǔ)償,這有利于降低電能傳輸中的能源損耗。設(shè)計(jì)人員要采取措施提高自動化運(yùn)行效率,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。根據(jù)我國對節(jié)能技術(shù)的相關(guān)要求,技術(shù)人員要調(diào)整相關(guān)參數(shù)。電氣工程的自動化使用,電路損耗的降低,有利于電氣工程實(shí)現(xiàn)自動化節(jié)能的目標(biāo)。確保電氣系統(tǒng)中各項(xiàng)設(shè)備的正常、高效運(yùn)行,有利于電氣系統(tǒng)在運(yùn)行中達(dá)到節(jié)能效果。

        5 結(jié)束語

        綜上所述,根據(jù)電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電氣工程自動化系統(tǒng)的特點(diǎn),遵循相關(guān)原則,進(jìn)行電氣自動化設(shè)計(jì)。對配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇符合標(biāo)準(zhǔn)要求的變壓器,系統(tǒng)中運(yùn)用有源濾波器和無功率補(bǔ)償技術(shù),注重電力電纜的合理選擇,使得能源消耗有所降低,可防止電氣工程自動化系統(tǒng)運(yùn)行對環(huán)境造成污染、破壞,使電氣系統(tǒng)的運(yùn)行更加有效,從而提高電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

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