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电气工程的节能设计思路梁士民

发表时间：2021/7/2 来源：《中国电力企业管理》2021年3月作者：梁士民

[导读] 随着社会经济的持续发展，电气自动化工程迎来全新的发展时期，在现代化的发展理念中，节能设计是提高电气工程整体品质的重要途径。本文则主要围绕电气工程及其自动化的节能设计工作展开探讨，梳理具体的设计思路，以期给同行提供参考。

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摘要：随着社会经济的持续发展，电气自动化工程迎来全新的发展时期，在现代化的发展理念中，节能设计是提高电气工程整体品质的重要途径。本文则主要围绕电气工程及其自动化的节能设计工作展开探讨，梳理具体的设计思路，以期给同行提供参考。
关键词：电气工程;节能设计;无功补偿;
        电气自动化是随着科学技术水平逐步提升而衍生出的新型技术，其在提高电气工程效率方面具有显著的应用效果，不仅大大减少人力、物力的投入，而且能够创造更加可观的经济效益。本文将主要围绕电气工程的节能设计展开探讨。
        1电气工程发展现状
        当前，以建筑工程为代表的各类基建工程正如火如荼推进，我国综合国力逐步提升，促使电气自动化领域朝着更高层次发展，节能技术逐步融入至电气工程中。回顾传统电气行业状况，管理混乱的问题依然普遍存在，电气工程运行全过程中的安全隐患较多，丰富的能源也未得到高效的利用，技术人员的专业水平不足，以致难以在设计阶段对以上问题进行回避。而在大型项目快速发展的趋势下，行业逐步提出了全新的需求，促使电气工程在既有技术基础上实现突破，设计人员需要结合电气工程节能技术，提高设计方案的整体水平。如今，技术人员可依托于BIM模型对电气工程的设计方案做出更加科学的评价，将各方面的信息包括但不限于所需费用、突出的技术难点等通过模型直观呈现出来，从而实现更可靠、更高效的综合分析与进一步优化。
        传统层面的电气工程在设计思路上具有明显的局限性，各专业人员单独工作，缺乏技术交流与探讨的情况普遍存在，因此，往往难以顾及对新技术、新材料的应用，与节能技术相关的新技术、新材料应用则更少。而随着电气工程设计工具的发展与进步，技术人员可以充分发挥出BIM建模的应用优势，及时发现设计方案中的漏洞并修改完善，在显著提高工作效率的同时编制出更为科学可行的设计方案。同时也实现了多人员、多部门、跨专业的电气工程协作设计，通过技术人员高效沟通、协调与验证，共同突破技术难点，优化设计方案，推动新技术、新材料的有效应用。
        2电气工程节能技术的应用优势
        电气工程节能技术最显著的作用在于降低经济成本。当今无论是大众生活还是企业生产，对电力的依赖性都越来越高，电力已成为重要的生活、生产资源，而目前我国仍以火力发电为主，需要消耗大量的不可再生能源，从而产生大量碳排放。应用电气工程节能技术则可以减少大众用户的生活成本，降低大量制造业、商业企业的生产成本，降低电网运行中的损耗，并且可以减少不可再生能源的消耗，最终产生“多方共赢”的结果，从而降低全社会整体经济成本。
        随着生活水平的提高，“环保低碳”的理念越来越受到大众的重视，越来越多与节能减排相关的政策也在引导着行业与社会发生改变。在此背景下，各类工商企业为了适应政策与市场的要求，也必将越来越重视各类节能技术的应用，电气工程节能技术符合当下的社会理念和产业需求，具有非常广大的发展前景。
        3节能设计的基本原则
        3.1安全性原则
        电力系统中包含多种同时运行的电气设备，各种电气设备均要处于安全运行的工作状态中，从而高效开展生产作业。以牺牲安全性为代表的节能设计完全不可取，否则会增加电气设备的故障率，最终出现适得其反的局面。对此，在节能设计中必须充分保障各类设备的安全性。
        3.2技术先进性原则
        电气工程节能设计的实现应得到先进技术的支持，从现阶段的发展状况来看，新技术、新材料等相继被应用于电气工程中。此外，相配套的节能设备也取得了良好的发展成果，将其整合至电气工程后，可以显著提高电力系统的节能水平。因此，对于电气工程的节能设计必须遵循技术先进性原则，从而充分发挥出技术的应用优势，通过技术手段降低能耗，实现节能发展的目标。

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        3.3持续性发展原则
        电气工程行业的发展应具有持续性，在电气工程的节能设计中必须充分关注各类资源能源的状态，切实提高其利用效率，以满足可持续发展的要求。对此，节能设计过程中需要重点考虑高能耗的生产环节，主动采取节能降耗措施。
        4节能设计的具体工作要点
        4.1优选节能型设备
        1)节能型变压器。变压器是电气工程中不可或缺的设备，是基于电磁感应原理而衍生出的静止型用电器，其在运行期间的能耗相对较大。现阶段，S系列的变压器应用较为广泛，其具有能耗较低的特点。而随着行业技术的进步，如今SH15非晶合金变压器更具有节能环保的优势，其铁芯采用的是非晶合金材料，在同等运行条件下，相比S11变压器(属于S系列)空载能耗降幅可达到60%。因此，在电气工程的设计工作中，可以优先选择SH15非晶合金变压器，降低日后运行能耗。
        2)优选电缆。电力电缆作为各类电气设备的主要连接导体，在各类电气自动化工程中用量相对较大，因此，做好此方面的节能设计工作具有很强的必要性。在设计工作中，需要优先选择低能耗的电力电缆。从现阶段的行业发展状况来看，电力电缆的材质主要包含两类，即铜材和铝材，各自均有其独特的应用优势。其中，铜材电力电缆所需成本高于铝材电力电缆，铜材的电力电缆在节能环保方面的应用优势更为显著。电气工程是一项持续性的发展事业，为满足长期的发展需求，宜选择铜材的电力电缆，虽然其前期投入成本较多，但随着使用时间的延长，节能优势将逐步显现出来，有助于减少后续运行期间的能源投入。
        3)电动机的选择。电动机是重要的动力设备，其能耗的高低将直接影响到电气工程的整体节能效果。在电动机选型中，需要以保证正常生产为前提，尽可能选地择低功耗电机，通过此途径提高用电效率，减少不必要的能耗。此外，可以引入变频控制的方式，以实现对电动机的高精度调控，减少运行能耗。
        4.2降低线损
        电能在线路传输途中容易受到电阻、传输距离等因素的影响，从而出现不同程度的损耗，造成不必要的浪费。因此，电气工程设计中应该做好降低线损的相关工作。电阻的大小与线路的长度、导线的截面积具有关联性，随着线路长度的增加，电阻随之加大;而随着导线截面积的增大，电阻随之减小。根据这个特点，可以通过缩短传输线路长度，适当选用大截面导线等方式达到减小电阻的效果，从而降低电能损耗量。
        4.3设置无功补偿
        电气系统的内部组成较为复杂，部分电气设备产生无功功率，随之出现电能浪费的情况，此时电压失衡，电能的利用效率大打折扣。对于各类存在无功功率的电气设备，在设计时应该注重补偿措施的应用，以保证功率维持在平衡的状态，减少不必要的能耗。节能设计过程中，可对无功功率进行补偿，具体应考虑到此类电气设备在自然功率、电压负荷等方面的情况，采取科学的补偿方案。对于无功功率补偿设计方案，需要合理调整补偿容量，以免在实际运行中出现无功倒送的情况。此外，还可合理应用有源滤波器，在该装置的支持下能够达到调节效率高、灵活性强等多重效果，运行期间无谐振现象，是补偿无功功率时较为可行的一种方式。
        5结束语
        电气工程的发展应兼顾社会经济效益和生态效益的双重要求，在现代化发展理念的引导下，节能设计显得至关重要。节能设计应遵循安全性、科学性、技术先进性等多重原则，根据电气设备的特点选择行之有效的设计方案，提高电气工程的节能水平，以创造更显著的应用成效。
参考文献
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