中国船舶重工集团公司第七二六研究所 上海闵行 201108
摘要：当今社会，能源的短缺早已成了一个世界性问题，节能也随之成为焦点。电能也是如此，节电和合理的电路设计已成为大众关注的问题，自动化工程当中的节能设计也随之成为一道引入注目的课题。电路设计是电力类工程的核心一环，如何做到高效而又兼顾节能的设计，是众多工程师要面对的第一个问题。
关键词：节能设计；自动化；电气应用
引言
随着经济的快速发展，我国各个领域的用电量也在激增。用电器的指数级增加，部分供配电线路老化，正在对我国的电气自动化工程提出新的挑战。在解决供配电新问题的时候，节能设计的重要性正在日益得到重视。越来越多的电气工程师在电气自动化工程中引入了现代化节能设计。本文针对节能设计在当前技术条件下载电气自动化的应用展开论述。
1 电气自动化工程的节能设计原则
1.1 不断优化供配电系统设计
电气自动化设备的运行需要有重组的动力支撑，做好电气自动化设备的电力供应系统非常必要。在电力供应的设计中，应当充分考虑设备的负荷和可靠性方面的要求，还应当全面考虑用电安全问题。此外，还要做好供配电系统的防雷击、消除静电、抵抗浪涌等的设计，确保电力供应系统既能满足用电需求，又全面符合国家安全规定，从而实现电力的科学合理利用，获得充分的节能效益。
1.2 加强电气设备管理
在电气自动化设备的运行中，不少设备并非始终保持最高功率运行，很多时候都低于额定功率，但消耗的电量还是一样多，造成了严重的浪费，故而我们可以加强电气设备的管理，以提高设备运行效率，使用无功补偿还有均衡负荷等各项措施来控制设备的状态，收到节能效果。
1.3 设计合理的负荷
在电路设计的过程中，我们应对负荷进行科学的设计，从而有效提高设备的利用率。这应当在能够满足用电需求的基础上增加安全设计，对部分较为特殊的设备，应根据实际需要进行相应的调整。
2 电气自动化的节能设计技术
为了达到电气自动化设备的节能目标，我们应当重视相应的设计和创新，以取得最佳的节能效果。
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2.1 变压器的节能设计技术
变压器是电气系统当中的重要设备，主要用于电压、电流和功率等的转换。变压器会耗费大量的能源，即便是空载运行，也会产生大量能耗。所以，变压器之上的节能设计，在电气自动化的整体节能设计中具有重要意义。一般情况下，变压器相关的节能设计主要有以下几点：
（1）采用合理的变压器材料。变压器的材料应当合理优化组合，从而实现真正的节能。若是铜、硅钢和绝缘材料设计不佳，则会导致多余的能耗。在确保变压器正常工作的前提下，应选择最合理的材料和介质，既能减少工程成本，又能做到变压器的节能。
（2）广泛使用铜材。铜是一种优秀的材料，可用于变压器的电柜和电线。其次，降低磁密并使用高质量、片薄的冷轧硅钢，可以有效降低空载运行中的能耗。
（3）使用专业化的节能变压器。目前，市场上已有不少专业化的节能变压器，除了具备传统变压器的功能外，还有十分可观的节能效果。选用节能变压器时，需要注意避免长期过度运行的状况，这不仅会减少变压器的寿命，也会增加电力的浪费。
（4）在厂房和大型写字楼，变压器应被放在电力系统的中间位置，有助于管理，并能减少线缆的长度，节约成本，提高供电质量。
（5）对所用变压器的容量和数量合理选择。在确定变压器的容量时，应按所需电量来确定。若是容量太小，则变压器会长期过载，加速老化，减少寿命；若是容量过大，则会浪费资源和使用效率。因此，在选择变压器，可留出约20%的盈余空间，过多过少都不可取。而变压器的数量，需综合考虑扩容和可能出现的过载情况。如果变压器在2 台或以上，应当采取并联方式，既提高安全性能，又能增加功率系数，实现节能设计。
2.2 提高系统功率因素
提高功率因素，需要采用科学措施。例如提高用户端的负载率，在满足生产的情况下，选择极数少的电动机，提高电气设备的效率，达到节能的目标。还可以实现变频自动控制（如图1 所示），使电动机在低负载时，有较高的功率因素。这都是在不添置补救设备的前提下，减少设备的无功功率，提高功率因素。这些方法不增加生产的投资，经济有效。另外，还能使用人工的方法提高功率因素，即人工补偿。只提高自然功率因素往往不能满足生产用电的需求，还应加装一定的补偿装备。
2.3 降低高次谐波
谐波经常对用电设备造危害，例如增加电网的负担，降低可用容量；降低利用率和经济效益；影响继电保护还有自动装置的可靠稳定、安全性。通常来说，降低高次谐波可以采取的措施有：变压器采用Δ/Y 接线，可消去3 的倍数频谐波；提高整流器的二次侧方的相数；使用无谐波类型的变频器；使用滤波器。这些举措可以过滤谐波，提高设备的运行效率。
2.4 选择合适的电力电缆
作为输电和供配电工程中的重要环节，线缆是电气工程成本中的较大部分，特别是因维护所产生的成本。在选择电缆时应谨慎，按照经济的电流曲线和电流强度选择电缆的截面积，对电缆材质的选择，主要有铜和铝。从成本角度看，铝电缆比较便宜，很多电气工程施工方都选择了铝电缆，但从安全还有节能的角度选择，铝虽便宜，但性能却落后于铜。若负荷不大，可以选择铝线；其他情况应从安全以及节能方面考虑，使用铜线。
2.5 合理选择节能光源
光源的选择，应当尽可能使用高效能的照明器材，能够大量节约电能。对于卫生间或是楼梯间的照明，应选用吸顶灯。对厂房而言，优先选用的应是卤化物灯，当单一光源不足以满足需求时，可用两种光源和混合光源，在提高照度的同时，降低耗电量。在选择高压钠灯、卤化物灯时，还应配用节能的镇流器，减少能耗，节约电能。
结束语
从各方面概括，节能设计科学地在电力自动化工程里面的科学应用具有非常重要的作用。我们应当以科学和施工原则为指导，切实采取相应的措施，多方面入手，对各种技术进行合理综合应用，从而达到节能目标，促进节能电气自动化工程的科学发展，实现社会效益和经济效益的双赢。
参考文献：
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[3]李楠.电气自动化工程中的节能设计技术探究[J].科技展望，2015，25（14）：151.
论文作者:方超
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/31
标签：节能论文; 变压器论文; 设备论文; 功率论文; 谐波论文; 电气论文; 自动化工程论文; 《防护工程》2018年第19期论文;