摘要：随着我国社会经济的发展与工业水平的提高，能源危机与环境污染问题不断加剧。而电能是当前工业生产必不可少的动力与能源，基于我国当前很多工业企业尚缺乏电气节能意识的现状，以及促进我国经济高质量、可持续发展的要求，发展工业电气节能是非常必要的。本文首先分析了工业电气节能的思路与原则，然后重要阐述了电气节能在工业电气设计中的典型应用措施，以期对工业电气节能设计，寻求经济与资源、环境的协调发展有一定的助益。
关键词：电气节能；工业电气设计；应用措施
1工业电气节能设计的思路与原则及意义
1.1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。
1.2工业企业电气节能的意义
（1）符合工业企业发展现状要求。目前，我国现行的电气节能体制还有着很多漏洞以及缺陷，多数企业未能意识到电气节能的意义所在，注重提高生产效益，忽略了资源解决，使得电能被大量浪费。对于此问题的控制，要加大对电气节能技术的深度研究以及应用，进而推动工业企业持续化发展。（2）助力经济可持续发展。工业实现持续化发展，必须要解决能源消耗问题和环境污染问题。在具体施加中，基于可持续发展目标和要求，积极寻求资源和环境、经济相互协调发展的路径。通过应用电气节能，提高电能的利用率，进而实现可持续发展目标。
2电气节能在工业电子设计中的应用措施
2.1供配电系统的节能设计
较之普通民用电气，工业电气最明显的特征在于其用电负荷等级较高，电力设备较多且集中，通常需持续、稳定供电。在此条件下进行电气节能设计，首先要做好供配电系统的合理设计，使其既满足工业电气的需求，又可达到节约能源的目的。为此，一是要尽量减少供配电环节，避免额外的能耗，使供配电系统简单、可靠；二是要按实际需求的不同，合理选择设备的供电电压，一般而言电压水平越高，则损耗就越小；三是要考虑变电所的供电半径统筹、变配电位置的规划等。
2.2工业变压器的合理选择
工业变压器的合理选择，首先在于用电负荷的计算，并可根据实际需要，在不同设计阶段选用不同的计算方法，如在方案设计阶段用单位指标法，在初步设计或施工图设计阶段用需要系统数等。其次要将变压器设置在变电所与负载中心之间，如此能有效减少线路数量。再次，要重视变压器的损耗，包括空载损耗与负载损耗。选择节能型变压器，有助于减少空载损耗；对负载损耗而言，正确确定变压器的容量，建议使用负载率在75～85％的变压器。最后，要设法提高整个系统的功能因素，以有效降低变压器损耗和减少线路。此外，还需注意变压器的投入成本，以达到节约能源与成本控制相协调的效果。
2.3工业电气动力系统的设计
工业生产中电动机的使用非常广泛，其对电能的耗费极大。因此，在工业电气动力系统的设计中，要切实提升电动机的工作效率，尽可能地避免出现空载等现象，以减少电能浪费。具体做法是，在电动机的节能设计中，要考虑其工作效率，若电动机效率较高，则可减少其工作时间，降低其负载，从而降低电能的浪费[1]。在选择电动机时，要依据实际需求，以保证其工作负荷的要求，避免因负载过量而出现超负荷运转的情况。同时，应适当选择一些负载率较小的电动机，以搭配相关设备使用，通过整体优化配置来实现电气节能的目的。此外，还应注意电动机性质应与变压器的容量相符合，并减少其使用线路数量、把控其导线截面。
2.4工业电气照明系统的优化
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
2.5工业电气设备的合理选择
工业电气设备的合理选择，也是工业电气节能设计的重要一环。机泵作为最重要的电负荷设备，对其一定要有提前规划与设计，并依据实际需求进行选择，并通过分析其基本负荷及功率，然后做出科学的判断。若机泵功率太高，则可能会出现空载等现象，导致电能损耗。针对大功率电机，需采取变频措施来提高其轻载效率，以有效降低能耗；对于大型电机，可采用及时补偿功率因数的方式，来减少有功损耗[2]。此外，随着科技的发展，可通过通信、网络、微电子、自动化、神经网络、物联网等新型技术，构建电气智能控制系统，实时监控工业企业的实际用电情况，通过智能调度与优化策略，实现整个企业用电效率的最优化，从而达到节能效果。
3电气节能在工业电气设计中的应用实例分析
3.1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[3]。
3.2电气节能设计方案
结合当前此企业工业生产厂区的实际情况，针对其电能损失问题，提出了以下方案：（1）构建电气综合节能系统。基于现有的电能采集信息化系统，搭建自动化工作平台，将厂子内部的机械电度表替换为数字电能测量表。应用工业总线通信技术，将采集的用电量数据，传输给监控室，在监控室内部构建计算机系统，同时构建电气能量监视和管理系统软件平台，并且和企业内系统相互联系，进而实现对各个变电所情况的动态掌握[4]。（2）建立集成化监控以及调度优化工作平台。为了能够实现电气节能的基本目标，要从企业的实际情况出发，基于分布式结构，建立电能集成化监控以及调度优化平台，优化供电方案，实施全方位电气节能。从构建的电气节能集成化监控信息系统的构成角度来说，包括现场总线网络、内部计算机局域网络。其中，现场总线网络的使用，能够实现对配电网地层设备的监控和联动控制，同时能够实现对输变电线路运行状态的监测以及联动控制，并且可以和厂内车间监控主机系统相互融合，形成具有良好性能的通信关系，促使自动化功能的实现[5]。利用内部计算机局域网络，能够实现场内各个变配电站以及车间监控主机之间的信息共享，实现了监控功能的集成化，结合生产厂内部变配电具体情况，优化电网。
3.3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。
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]仇佩.建筑电气设计中环保节能策略的应用研究[J].湖北农机化,2018(09):37-38.
[2]汪岩.关于工业电气设计中电气节能方面的研究[J].价值工程,2018,37(24):217-219.
[3]梁辉.电气节能在工业电气设计中的体现方式分析[J].电工技术,2018(10):91-92+96.
[4]王明光.建筑电气设计中的节能措施研究[J].建筑技术开发,2017,44(24):131-132.
[5]戴乐乐.关于工业电气设计中电气节能的研究[J].科技展望,2015,25(07):70+72.
论文作者:王俊丰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/10/18
标签：节能论文; 电气论文; 工业论文; 电能论文; 工业企业论文; 谐波论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第14期论文;