工业电气设计在电气节能方面的探讨

摘要：随着我国经济发展速度的飞跃，有限的电气资源与日益增长的工业化需求之间的矛盾愈加激烈。为保障我国工业发展的持续稳定，工业用电应更加合理、高效、可持续。本文旨在通过对工业电气中节能设计应遵守的原则和具体策略进行探讨，以期为工业电器设计提供长期发展的新思路。

关键词：工业电气；节能原则；节能措施

引言

随着我国人口的不断增长，工业发展水平的提高，我国的能源危机不断加重，人均资源量不足，能源利用率低，缺乏节能技术，可再生能源开发利用技术不足。我国建筑业的飞速发展，带动了能源需求的急速增长。节约电能应该践行在生活中的方方面面。在工业中做好电气节能是非常有必要的。所以我们在工业设计中一定要注重对电气节能的相关设计。

一、工业电气设计应遵守的节能原则

1.1 不损害设备原有功能

不损害设备原有功能是节能设计的根本前提。工业电气设备承担着生产运行、数据处理等重要功能，任何节能措施都不能以牺牲其性能为代价。在选择节能设备时，应优先考量与原有系统的兼容性，确保设备在节能改造后，仍能满足工业生产对稳定性、精准性的严苛要求，实现功能保障与节能降耗的平衡。

1.2确保节能方案的可操作性

确保节能方案的可操作性是节能设计落地的关键。可操作性涵盖技术可行性与经济合理性两方面。从技术角度，节能方案需适配企业现有的技术水平与设备条件。如老旧工厂若要引入先进的智能变频调速技术，需评估其电力基础设施是否支持，操作人员是否具备相关技能。

1.3保障节能方案的真实效果

节能设计的出发点就是节能的措施设计，一定要在最大程度上确保节能设计能够达到真正的节能效果。一些企业在节能改造以后出现不符合节能效果的情形，大多由于节能方案在设计环节缺乏详细的测算以及监测措施造成的。因此，对于企业来讲，要确保节能效果真实有效，在节能设计过程中就应该有科学、合理的能耗测算模型，通过模型计算等过程合理判断节能的效果。

二、工业电气设计中节能方面的措施

2.1 注重电气设备的组合优化​

电气设备在工业生产中并不是单纯使用，而是与相关电气设备形成组合才能够生产。如线性设备中电气设备按相关设备的使用时间及负载特点，将功率不一且使用时间不一致的设备进行合理的搭配，能够防止出现大马拉小车的能源浪费现象，或将经常性间歇工作的设备和连续工作时间较长的设备搭配，实现电网负载平均，避免因电气设备间歇性工作、不规律工作甚至超小负载工作导致的能源浪费。

2.2 优化配电系统​

工业电气的“血脉”是配电系统，设计配电系统要合理，才能保证节能。通过合理规划配电线路的路径，缩短配电线路的长度，以便降低由于线路长度带来的线路电阻的电能损耗。配变系统要合理，要根据企业的负荷情况，选择合理的供电电压等级，避免不必要的降压造成的电能损耗。增加无功补偿设备提高功率因数，从而达到降低线路上的电流，进而降低损耗。

2.3 选择变压器注重节能高效​

变压器是发电到使用这个过程中的重要环节之一，变压器用电占比不小，选择变压器应选用节能型产品，如非晶合金变压器，比常规的硅钢变压器空载损耗下降了70%～80%，按照企业实际的用电负荷，在选择变压器容量和台数方面要合理，不应导致变压器长期在过载或轻载运行，应一般要求将变压器运行在额定容量的70%～80%为最佳能效。

2.4 利用智能系统控制照明设备​

智能照明系统通过采用照明传感器、控制模块等装置，实现对灯光的自动、智能控制。例如，在生产厂房、仓库中配置人体感应式传感器和照度传感器，人员离开、环境照度充足时自动熄灯、调暗灯光；在办公区、车间根据不同时间段、不同功能场合的照明需求，通过场景模式，实现场馆灯具的按需配送。智能照明系统同时可通过物联网技术与企业能源管理云平台集成，可实时监控企业照明消耗，对能源运行优化提供数据支撑。

2.5 合理调配照明系统​

在照明系统除进行智能控制的同时，合理的照明设计也是不可或缺的重要部分，也就是在合理设置照明系统的不同灯具的照明位置和灯具类型的基础上，确定不同环境下的照明照度。例如车间不同操作位置应采用高亮度、宽照度的LED工矿灯，办公室照明应采用柔和、均匀的LED面板灯。合理的位置布局、选择不同的灯具安装方位，防止直射光照射引起眩光现象的发生，提升照明灯具的利用效率。

2.6 节能设计中变压器的选择原理​

变压器的选择需从负载性质、损耗参数及运行效率多方面综合考虑。除着重对选择节能型产品外，还需结合企业负载的变动性及谐波的含量等方面选型。对非线性负载较大企业则选择抗谐波性能好的变压器减少由于谐波产生的附加损耗，并计算变压器的铜损、铁损，结合实际企业的用电负荷曲线来选择在企业实际运行的工况下综合损耗最小的变压器类型和规格。

2.7 有效抑制谐波​

谐波导致电气设备发热、加剧损耗、降低系统效率。工业电气设计时在电路中安装滤波器，如无源滤波器、有源电力滤波器来抑制谐波。无源滤波器简单、便宜、效果可针对固定的谐波频率；有源电力滤波器针对瞬变的谐波实时跟踪谐波电流并动态进行补偿，对于谐波源复杂的场合比较适用。

2.8 降低电力运输中的能源损耗​

电力在传输过程中由于线路的电阻、感抗等都会产生一定的损耗。增加线路导线截面积、对线路导线选择电阻率低的导体材料可以减小线路电阻损耗。对线路采取合理的输电方式，如在远距离输电的传输中可以选择高压输电的传输方式，使传到的电流小一些，也就减小了线路损耗。加强线路的维护管理，定期检查线路接头、绝缘子等，保证线路的连接顺畅，减少接头接触产生的电阻损耗。

2.9 减少空调系统的能源消耗​

空调设备耗能高。工业建筑中应选用节能高效能的空调设备，比如磁悬浮离心式冷水机组、变频多联式空调机组、大温差供水的机组等空调设备，有效减少空调耗能。通过改变空调系统的控制策略，根据室内外环境的温度和湿度的变化，自动调节空调的运行参数，按需供冷供热。加大建筑物的隔热保温措施，减少空调负荷，从而有效减少空调能耗。

三、工业电气节能设计的发展趋势

在发展过程中，工业电气节能设计不仅开始由信息化、绿色化、节能化三方面并行，而且快速朝向智能化、绿色化及高效化进发。其智能化为借助人工智能、大数据的发展，对其工业电气设备运行状态进行准确感知，根据具体情况智能自动控制，促使能实现精准的能耗管控，智能算法让电机实现减速，使其避免了浪费能量的空转。其绿色化则多使用绿色能源与材料，例如绿色安全、可回收的电气材料等，保证生态环境建设不遭破坏。

结语

工业电气设计的节能探索对推动工业绿色转型意义重大。通过遵循节能原则，实施设备优化、系统升级等多元措施，有效降低了工业能耗。展望未来，随着智能化、绿色化技术的深度应用，工业电气节能设计将不断突破创新，为实现工业可持续发展与 “双碳” 目标提供坚实支撑。

参考文献

[1]王明.工业电气设计中电气节能方面的研究[J].建材与装饰，2017，（03）：87-88.

[2]李宝山.工业电气设计在电气节能方面的探讨[J].世界有色金属，2022，（16）：132-134.