工业电气设计中电气节能方面的研究

【摘 要】电力一直以来都是工业生产中不可或缺的一项重要能源动力，并且随着工业电气设备的不断发展，工业生产对电力的需求也越来越大，工业耗电量日益增大，如何实现工业电气节能，尽可能的降低工业用电量成为了业内人员关注的焦点。事实上，在当前我国的工业电气设计中，还有很大的电气节能空间，这需要工业电气设计人员在设计工作中注重细节设计，贯彻节能理念，采取节能措施才能实现。本文就通过分析工业电气节能设计的基本原则，来谈谈具体的电气节能措施。

【关键词】工业电气；电气设计；电器节能

引言

我国一直就是能源消耗的大国，如今又面临着全球能源都很紧张的形势，在这种情况下，我们必须探讨该如何节能。经济发展离不开各种能源，对能源的消耗量和需求量都很大，为了保证经济快速稳定的发展，致使我国的电力供应严重短缺。有些地区采用的是。拉闸限电。的方式，对当地的经济发展和居民的生产生活都有很大的影响。所以说，选择各种有效的方式在工业电气设计中进行电气节能是非常必要的事情。

一、我国工业电气设计中电气节能的现状

发达国家很早就有人注意到工业电气设计中需要电气节能的事情，欧洲的一些国家在20世纪70年代的时期就已经开始关注电气节能了，并且为此制定了一系列有法律效力的规定来规范电气节能。但是，我们国家在20世纪80年代的时候对电气节能的标准还只是处于试点阶段。直到《中华人民共和国节约能源法》于1998年1月1日在我国颁布实施，才标志着我国对能源的控制和节约上升到了法律的高度。

到如今为止，节能在各行各业、公共设施、民生利用等方面被大众广泛认同，但是，因为各种各样的原因，工业电气设计中的电气节能一直没有被重视，没有很好地普及。

其中的原因主要有以下两点：

其一，工业电气的设计要最先满足生产工艺的要求；

其二，不同工业的生产工艺区别是很大的，难以统一定论，无法确定一个统一的标准。工业项目的业主都会首先考虑到工程的前期投入，希望能够最大限度地利用有限的资金，很少人会考虑以后的发展。

所以说经济适用就是工业电气设计的最大特点，这样使得工业电气节能的推广远远不如公共设施、住宅等建筑。但是，推广不容易也不能懈怠，因为电气节能在工业领域的效用是有深刻意义的，虽然前期设计时，电气节能的投入比较多，但是投入生产之后就可以在很短的时间内收回成本，从长远看，这投入是非常有效的。

二、工业电气节能设计的基本原则

对于工业电气设计而言，之所以要进行电气节能设计，其主要的目的是为了减少资源浪费，提高电力运行效率，降低生产成本，提高经济效益。因此在进行电气节能设计的过程中，必须要将适用性、可行性、节能性和经济性作为基本的设计原则来遵循。也就是说，在工业电气设计中，所设计的电气节能方案一定要适合工业安全生产要求，要充分考虑到工业电气系统的投入产出比，要具备较高的可行性，不能为了节能而盲目的增高电气设计总造价，要充分体现出其科学性与经济性。所设计的节能方案并不是要将所有环节的电能消耗量都进行降低，而是将一些可有可无的电能损耗做出有效处理和控制，来达到节能效果。只有在工业电气节能设计中充分认识到这四点基本原则，才能设计更优的节能设计方案。

三、工业电气设计中电气节能的主要设备

1、照明系统

日夜交替是亘古不变的道理，所以照明系统在任何时候都是不可或缺的。照明系统的节能设计要求是在确保不降低照明质量、不降低作业面视觉效果的前提下，尽量减少照明系统中消耗光能。要做到这一点，首先要做到以下三个方面：尽量利用自然光，为了这个节能目的，在建筑设计时可注意南北通透，采光良好，也可以选择透光性比较好的玻璃制门窗，充分结合室内的照明和室外的自然光线。改善灯具的控制方式。一般来说，小面积的房间会采用一灯一控或者两灯一控的模式，大面积的房间会采用多灯一控的模式，但是也应该考虑一定数量单灯单控的模式，每个开关控制的灯数不宜过多。室内远离窗户的天然采光不足的区域应该采用光电调控、自动控制的电气照明，而建筑的走廊、楼梯间等公用通道的灯具适合采用声控开关来控制。室外的路灯等照明设备应该采用光电定时控制或者程序控制开关的照明设备。近年来，节能照明设备进入了人们的视野当中，所以在工业电气的设计当中，可以在满足国家规范对视觉要求、照明标准、照明功率要求的基础之上，选用高效节能的光源。在灯具悬挂比较低的场所，一般会选用荧光灯等照明设备，除去特殊情况不要选用白炽灯，而在灯具悬挂比较高的场所，一般会选用金属卤化灯、高压钠灯等照明设备，除去特殊情况外不要选用大功率的普通白炽灯和管型卤钨灯。

2、变压器

工业电气设计上在选取变电所地点的时候，通常都应该设置在负荷中心点，这种选择可以尽量减小变电所低压出线线路的长度，从而减少线路的损耗。变压器有功功率的损耗包括变压器有载损耗和空载损耗两种。这种关系用数学公式表达为：Pb=β²Pk+Po。其中Pb是变压器的有功损耗，Pk是变压器的有载损耗，Po是变压器的空载损耗，而β则是变压器的负载率。Pk是传输功率的损耗，变压器绕组的电阻和流过绕组电流的大小都会影响到这一类的损耗，这与β²成正比。Po是由漏磁损耗和铁芯涡流损耗构成的，这是固定不变的部分，铁芯的制造工艺和矽钢片的特性是确定Po大小的关键。所以要选用S11型、S10型等油浸变压器及干式变压器这一类节能的类型，这样才可以提高效率、减少损耗。

3、电动机

电动机，尤其是交流电动机在工业电气设计中是非常常见的，节能的潜力也比较大，电动机的节能措施主要有以下五个方面：针对符合的特征选择合适的电动机，从而让电动机的工作在经济运行的范围之内。功率在200kW及以上应该选择高压电动机，功率在2500kW及以上，恒负荷连续运行应该选择同步电动机，如果没有特殊情况一般不要选择直流电动机。选择高效率的电动机。高效率的电动机和普通的电动机相比，效率提高了3%-6%，损耗降低了20%-30%。对于负载率低于40%的轻载电动机应该使用星一三角切换或者降压装置来提高电动机的功率因数并且减少损耗，以此来提高电气节能的效果。改善电动机控制方式，针对负荷的转变使用调速电机，通过对风量的需求调控风机和水泵的流速，最终使运转的效率得到提高，大大减低电动机的损耗。选择电动机无功功率就地补偿措施，减小导线截面和配电变压器的容量，从而减小电动机的损耗。

4、线路。项目施工过程中，随处可见的就是各种线路，它们纵横交错穿梭在建筑内，总体的总功率损耗是相当大的。所以说，线路上的损耗也是非常需要我们重视的。线路上有电阻，所以只要有电流通过的时候就会产生有功功率损耗，这种关系用数学公式表达为：△P=3×I2×R×10-3。其中，I为相电流，A；R为线路电阻，Ω。从这个式子中我们可以看到，线路的通过电流和线路电阻跟线路的有功功率损耗是息息相关的。在确定了性质和负荷容量之后，线路的电阻和线路的截面积S成反比，和电导率ρ成正比。通过以上的分析，我们可以分析出线路的节能措施有以下三个方面：减少导线的长度，工业电气设计在规划线路路径的时候，在保证配电线路的安全性的基础上，路径可以尽量少过转角或者避免转角，尽量选择直线，少走弯路。另外还要注意不要走回头路，以避免在来回线路上消耗不必要的电能。一般要选用铜芯线来做导线，因为这种导线的电导率ρ比较小。在不影响整体的情况下，适当地增加导线的截面，这样可以减少线路的损耗，延长导线的使用寿命。并且这样做能够提高供电质量，并且留下余地以备负荷的发展。

结束语

在市场经济高速发展的形势下，对工业生产的效率有了更高的要求，为了促进生产的高效运行，要适应时代的发展形势，实行电气节能技术的创新应用。现阶段，我国的各项能源都比较紧缺，所以在这种形势下，实现电气节能是时代发展的必然趋势，也是响应我国基本国策的正确行为。电气节能技术的应用不仅可以降低生产成本，同时有效的提高了生产效率，是我国工业未来发展的必然方向。

参考文献：

[1]陈虹霓.电气节能技术在工程设计中的应用[J].中国高新技术企业.2012（07）.

[2]陈新艺，张茜媛.电气节能技术在工程设计中的研究与应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2011（09）.

[3]张吉春.浅谈电气节能技术在工程设计中的应用[J].科技创新导报.2012（14）.

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