高力

（中国电建集团河北工程有限公司，河北 石家庄 050021）

工业建筑具有配套性、通用性和集约性特点，在社会经济飞速发展的新时期下，工业生产也随之进入了新阶段，相应的各种能源与资源的消耗也比以往更多，也因此造成严重的环境污染，如何节能减耗成为现阶段工业生产急需解决的问题。电气自动化可在很大程度上降低工业生产成本与能耗，为工业生产的可持续性发展奠定良好基础。因此，在电气工程的设计、选择与施工方面，应遵循绿色节能理念，提高电力资源利用率。

1 工业电气自动化概述

1.1 技术内涵

工业领域中，利用自动化技术不仅能提高生产效率，增加工业产量，保证生产质量，还能促进技术革新，提高企业的核心竞争力。在电气自动化设备中加入节能技术，能够推动节能系统的开发，提高电气工程的自动化水平与工业生产效率。自动化的工业生产中，电力负荷越来越大，如果可以采用节能技术，就能从不同角度与层面进行调控，减少电能消耗[1]。

计算机编程可为电气工程自动化提供技术支持，通过收集电子与电气信息并经计算机处理后，以保证信息判断的准确性。利用自动化技术可模仿人类的思考方式，完成人类无法完成的高风险作业，排查电气工程的安全隐患，保证工业生产的安全性。此外，利用自动化技术可极大减少资源消耗，优化工程作业的流程。利用自动报警装置可及时对安全隐患发出警示，有效处理系统故障，保证电气系统正常运行。

1.2 技术要求

工业电气自动化技术的应用，重点在于节能减耗。结合电气运行功能与工程设计标准，充分考虑物质资源的可转化率，避免造成资源浪费，降低电气系统的运行成本，以满足工业生产的持续性发展要求。在各环节均要保证合理利用资源，根据物质资源的特点与可利用的程度，遵循“节约资源、控制成本”原则指导工作的开展。比如，在设备运行过程中，认真分析投入成本，尽量选择性价比高、经济的电气设备，既节约成本又具有良好的节能效果。同时还要分析新能源的价值，加强节能技术的开发力度，严格控制电气设备的生产成本。

1.3 特点分析

电气自动化是目前比较先进的系统，主要特点体现在以下2方面：①技术的融合性。现阶段，世界各国都致力于工业生产技术的研究。工业电气生产中所用到的自动化技术及设备类型越来越丰富，为技术的创新与产能的提升创造了有利条件，自动化技术已经被渗透到电气生产的各个领域，无论是应用范围还是技术的应用价值都有了质的变化。在电气系统的自动化升级过程中，需要依赖于计算机与通信系统，只有融合多种技术，才能保证电气自动化系统稳定运行[2]。②技术的实用性。随着电气自动化技术性能的不断完善与提升，工业生产中电气技术的应用越来越普遍，自动化技术实用性强的优势得以充分体现。工业电气领域应用自动化技术，实现了对机械设备的自动控制，通过全面调控、检测、分析电气设备及系统，合理配置电气设备，优化生产流程，极大提高了工业生产的时效性与生产质量。

2 电气自动化技术的应用优势

2.1 高效性

利用自动化技术可高效处理数据，通过分析开关量与模拟量，获得符合电气工程的具体数据。

2.2 安全性

电气自动化技术主要的控制内容有收集、整理与工业生产相关的数据信息，从中提取有价值的信息。智能控制比传统控制器具有更好的控制性能，比如，针对电气工程的某个项目，传统控制器需要工作人员亲临现场进行调控，有一定的危险性。而自动化系统只需要调整相关参数即可，工作人员不需要抵达现场，在不接触高危设备、元件的情况下便能控制电气项目，充分保障了电气系统运行的安全性。

2.3 便于管理

通过自动化系统，管理人员可以迅速查阅所需的电气工程信息，比如报表、运行曲线、数据、日志等。自动化系统还具有模拟故障录波、波形捕捉、顺序记录、开关量变位等功能，管理人员能够迅速定位故障，分析故障类型。此外，自动化系统还可实现实时监控，自动报警安全隐患，记录故障或事件的发生顺序。

3 电气设计中节能技术的应用原则

3.1 经济性

在经费有限的前提下，如果电气工程施工超出预算，便会面临停工局面，还会造成经济损失。因此，电气系统的设计必须考虑经济问题，把业主的利益放在首位，避免浪费成本。在电气工程成本中，材料占比非常大，大部分资金都会用来购买材料。采购人员应该进行全面的市场调查，了解市场价格与材料供应商的资质、口碑，在保证材料质量的前提下，控制采购成本。完善现有的施工技术，提高施工效率，避免返工、拖延等现象，保证在工期范围内完成电气工程施工。电气设备需要后期维护，因此，施工前就应该全面检测设备性能与质量，为后续施工奠定良好基础。施工结束后，委派专人定期检查、维护电气设备，延长设备的使用期限。

3.2 功能性

电气设计是电气工程施工的重要环节，充分发挥电气系统的功能性，是决定工程能否顺利开展的关键因素。但在实际工作中，电气系统的设计会受到内部、外部因素的影响，因此必须从整体上规划电气设计工作，保证设计的合理性与可行性。与传统电气设备相比，现阶段的电气设备功能更加全面，工程人员也应该充分掌握设备的各项功能，并考虑如何将设备功能发挥到极致，在遵循功能性原则的基础上应用节能技术，充分体现自动化电气设备的优越性。

3.3 适应性

在电气工程中应用节能技术，宗旨是节约资源，提高资源利用率，减少消耗，减轻污染。工业电气的施工比较复杂，需要用到的资源与材料数量较多，控制材料成为节约资源的主要途径。分析电气系统的运行特点，根据电气工程的施工要求来选择节能技术，让节能技术能够很好服务于电气工程[3]。在满足电气工程环保节能的前提下，尽量减少和避免对周边环境的破坏。尤其是对于可循环利用的资源，更应该合理规划，保证资源得到充分利用，节约施工成本。

3.4 环保性

应用节能技术的目的之一是实现电气工程与环境之间的相互协调，保护自然环境不受破坏。因此，需要优化施工技术与方式，合理选择施工设备，降低施工过程中的噪声污染与光污染，减少建筑垃圾。在可持续发展的战略指导下，在电气工程施工中融入节能技术，最大程度降低对生态环境造成的不良影响，节约施工费用。尽管现阶段工业施工的违规行为得到一定控制，但工业对自然环境的破坏仍然是不可回避的现实问题，利用节能技术不仅可规范对工业污染物的管理，同时也为工业工程的绿色、可持续发展提供了保障。因此，施工人员应不断夯实理论水平，提高技术水平，在施工中充分发挥节能技术的优势。

4 工业厂房电气工程中节能技术的应用

4.1 配电网络的节能设计

4．1．1 变压器

在供配电系统中，变压器是一种转化、分配电能的设备，应用十分广泛。变压器本身存在电力损耗，可以从变压器的选型、数量、位置等几方面进行控制，以实现节能效果。比如，与S7-1 250 kVA/10 kV的变压器相比，SCB10-630 kVA/10 kV变压器的铁损耗降低了8%，铜损耗降低了25%，非晶合晶变压器能够让变压器的空载损耗降低60%～80%。设计供配电网络，应尽量使用低损耗的变压力，干式变压器是一种很好的选择，而且非常适合工业厂房的供配电网络。而传统的油浸式变压器由于含有矿物油脂，在高损耗的情况下很容易发生爆炸、燃烧等安全事故。干式变压器由串接高压输出、控制箱等元件组成，安装时和其他配电设备共同组成一个外壳，以此来控制供配电网络的运行，具有效率高、节能、安全、损耗低、抗冲击能力强、质量轻等优势，具有较高的经济价值。

4．1．2 无功补偿的设计

如今，工业生产中机械设备的运行功率越来越大，因此需要加强变压器的单项无功补偿功能，以提高配电网络的功率因数，降低对线路与电缆的消耗。与三相共同补偿相比，变压器的单项无功补偿设计需要更多的元件，费用需要增加20%～30%。出于经济性的考虑，可以将单项无功补偿和三相共同补偿相互结合，前者应用于配电网络压力集中的区域，后者应用于压力较小的区域，从而提高配电网络节能技术的性价比。如今，中国的工业厂房通常都采用集单项无功补偿、三项共同补偿、谐波治理于一体的设计方式，显著提高了配电网络的节能效果。

4．1．3 电气设备的节能

工业使用的电气设备，尽管耗能大，但同时也具有较大的减耗潜力。比如在电气设备的选择上，既有低压电机（200 kW以下），也有高压电机（335 kW以上）。在电机的额定功率为200～335 kW时，应根据电机的电阻、电流、电容、电压等信息来计算电机运行状态下的消耗情况，经过综合比较后，选择能耗较小的电机[4]。在科技飞速发展的新时期下，中国最新研制出的电子元件的价格也越来越经济，完全可以选择新型、便宜的电子元件来当作电气设备的节能器件。

4．1．4 电缆截面的节能

配电网络的电缆截面，需要在充分了解工业厂房电气线路最大负荷运行的时间长度的基础上进行选择，在最大负荷运行时间少于7 000 h的情况下，可根据电缆的经济电流密度来选择电缆型号。如果电力电缆长时间处于高负荷运行状态下，那么电缆的老化速度更快，使用时间更短，还会增加维护成本，埋下安全隐患。如果电缆的最大负荷运行时间少于4 000 h，可根据导体截流量来选择电缆截面，如果电缆所在区域的载流量较大，可酌情扩大电缆截面，保护配电装置，也能提高配电网络的节能效果。

4.2 供电系统的节能设计

GB 51245—2017《工业建筑节能设计统一标准》明确规定，工业厂房在满足功能要求、室内与室外环境质量要求的情况下，应积极采用新技术实现零能耗，减少能源消耗，提高能源的利用率。

设计供电系统前，需全面了解工业厂房的负荷中心设备的负荷功率、季节性的负荷变化、周围环境等情况，然后明确工业厂房的用电总负荷以及电压需求，综合设计竖井与机房，选择节能效果好、高能效的变压器，同时搭配各种用电设备，优化供电系统。在供电系统负荷中心周围设置电源，计算系统负荷，确定供电设备的负荷等级。合理设计供电系统滤波，安装无源滤波装置与滤波器，避免供电系统受到谐波的严重影响，让供电系统中的设备处于最佳区域，做好设备运行管理，保证节能效果。

4.3 照明系统的节能设计

在工业厂房中，照明系统是用电系统的重要组成部分，应严格按照《建筑照明设计标准》统筹规划照明系统设计。工业厂房的电梯、楼梯、走廊等区域的照明时间较少，如果在不需要照明的情况下，照明系统仍在运行，必然会浪费大量电能。因此，上述区域可以设置感应照明灯，或者通过分区、分组进行集中照明控制，统一熄灯时间[5]。另有一些工业厂房会设置景观台，此区域应尽量使用低功率的LED灯以减少电能消耗。大部分照明设备的电压都是220 V，三相四线制供电模式下，电气系统的损耗低于28%，节能性、经济性较强，可供参考。

5 结束语

综上所述，电气自动化系统所具有的节能性能，充分满足了现阶段中国工业生产建设的需求。尽管中国工业领域的电气自动化技术起步较晚，但发展速度却很快，相信随着节能技术的创新与完善，必能实现电气自动化的可持续发展。