煤礦供配電的節(jié)能設(shè)計(jì)措施

方巖

摘 要 當(dāng)前，能源的消耗問題是我國面對(duì)的嚴(yán)峻問題之一，面對(duì)能源利用率低下的現(xiàn)狀，國人一直致力于能源利用效率的提高上。作為一種二次能源，電能已經(jīng)成為制約煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。文章針對(duì)煤礦供配電中的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，在安全可靠的前提下，給出了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)節(jié)能措施，并就節(jié)能管理問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述。

關(guān)鍵詞 煤礦；供配電；節(jié)能設(shè)計(jì)；節(jié)能方法

中圖分類號(hào)：TD6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）02-0078-01

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，在總的發(fā)電率中，電網(wǎng)的損耗占據(jù)了5%，采取合理措施降低供配電中的電能損耗有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。在煤礦供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手：電壓等級(jí)的選擇、線路設(shè)計(jì)、變壓器以及電動(dòng)機(jī)的選擇、提高功率因數(shù)、科學(xué)選擇低壓電器以及照明設(shè)備等。

1 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能方法

1.1 電壓等級(jí)選擇及線路的設(shè)計(jì)

在供配電中使用截面積較大的導(dǎo)線電纜能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能，但是這種方案同時(shí)也增大了投資；而如果使用截面積較小的電纜則會(huì)對(duì)線路的可靠運(yùn)行造成影響，從而影響到生產(chǎn)的安全進(jìn)行。在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該遵循減少線路損耗的原則。當(dāng)配電線路中通過電流時(shí)就會(huì)產(chǎn)生功耗。具體來講，通常情況下，線路上的電流是恒定不變的，要想減小損耗，只能盡可能的降低線路的電阻；而線路的電阻與線路長(zhǎng)度是成正比的，線路越長(zhǎng)，其電阻越大，由此造成的損耗也越大。為了減小線路的電阻，可以選擇電阻率小的導(dǎo)線材料，如：銅芯導(dǎo)線、鋁線等；其次，應(yīng)該盡量縮短線路的長(zhǎng)度，在線路設(shè)計(jì)時(shí)盡可能的走直線；在低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，盡可能的少走回頭路。變電所在位置選擇時(shí)盡可能的選擇在負(fù)荷中心，縮短供電半徑。在線路較長(zhǎng)的情況下，在載流量、熱穩(wěn)定性等要求滿足的基礎(chǔ)上，盡可能的選擇大一級(jí)的線路截面。最后，對(duì)于一些具有季節(jié)性負(fù)荷特點(diǎn)的線路，可以將其看成是常年使用的供電線路，以減少線路電阻。

1.2 變壓器和電動(dòng)機(jī)的選擇

在變電設(shè)備中，變壓器是最為關(guān)鍵的設(shè)備之一，它在電力系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，具有使用量大、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。在選擇和使用變壓器時(shí)如果能夠做到科學(xué)合理，會(huì)在很大程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在變壓器的選擇上，應(yīng)該盡可能的選擇S、S10、S11等系列，它們屬于損耗節(jié)能型的變壓器。當(dāng)供配電系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)較大時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的改善，也可以使用有載調(diào)壓變壓器。

在工業(yè)電動(dòng)機(jī)中，異步電動(dòng)機(jī)是十分常見的一種，工作效率以及功率因數(shù)是其兩項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而這兩項(xiàng)指標(biāo)是緊密聯(lián)系的，提高其工作效率時(shí)，其功率因數(shù)也得到了改善；而提高功率因數(shù)，其工作效率也會(huì)跟著提高。經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)而言，其無功功率在供配電系統(tǒng)無功功率中占有75%以上的比例；其空載功率因數(shù)低到0.2～0.3；在滿載情況下，其功率因數(shù)可以達(dá)到0.85～0.89。在具體設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)該正確選擇容量，異步電動(dòng)機(jī)的容量不宜過大，其能夠滿負(fù)荷運(yùn)行即可。

1.3 功率因數(shù)的提高

提高系統(tǒng)的功率因數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)降耗的目的。就輸電線路來說，其線損包括兩個(gè)方面：一是有功傳輸過程中的損耗；二是無功傳輸過程中的損耗。進(jìn)行有功傳輸是設(shè)備功能的需要，基本上是固定不變的；在供配電系統(tǒng)中，很多設(shè)備是呈現(xiàn)感性的，如：電動(dòng)機(jī)、變壓器、燈具等，它們?cè)谕姾髸?huì)產(chǎn)生感性無功電流，在傳輸過程中會(huì)造成功率損耗，而這一部分損耗是可以通過技術(shù)措施避免的。可以使用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，減少損耗。由于電容器通電后能夠產(chǎn)生容性無功電流，從而將運(yùn)行設(shè)備中產(chǎn)生的感性無功電流抵消掉。

另外，還可以采用高壓集中補(bǔ)償、低壓分散補(bǔ)償以及低壓成組補(bǔ)償?shù)确绞竭M(jìn)行整體無功電流的降低。在高壓集中補(bǔ)償中，主要手段是：在變電所的二次側(cè)母線上，或者是配電變壓器的低壓母線上集中安裝電容器組。這種方式具有安裝方便、運(yùn)行可靠、利用率高等特點(diǎn)；但是這種方式在電氣設(shè)備不連續(xù)運(yùn)行或者是輕載運(yùn)行并且沒有相應(yīng)的自動(dòng)控制裝置時(shí)會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致電壓的升高，降低電壓質(zhì)量。在低壓分散補(bǔ)償中，主要手段是：在車間的配電室或者是變電所的分路出線上安裝電容器分組，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的多組分散補(bǔ)償。這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)與部分負(fù)荷變動(dòng)的同時(shí)投切，在負(fù)荷較為分散的場(chǎng)合使用十分適宜。這種補(bǔ)償方式具有：效果好、方式靈活、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于煤礦供配電系統(tǒng)而言，常用的無功補(bǔ)償方式有4種：高壓集中補(bǔ)償、低壓分散補(bǔ)償、低壓成組補(bǔ)償以及可在單臺(tái)電動(dòng)機(jī)處安裝并聯(lián)電容器。

1.4 低壓電器及照明設(shè)備的選擇

作為使用數(shù)量多、面積廣的基礎(chǔ)性元件，其總的用電量是十分可觀的；在進(jìn)行低壓電器的節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)該采用成熟有效的節(jié)能型低壓電器。另外，在保證照明系統(tǒng)的作業(yè)視覺要求和照明質(zhì)量的前提下，在設(shè)計(jì)上應(yīng)該盡可能的減少照明系統(tǒng)中的光能損失。要對(duì)單位面積上燈具的安裝功率進(jìn)行控制，通常情況下，在滿足照明質(zhì)量的前提下，可以優(yōu)先選擇熒光燈以及緊湊型熒光燈，其發(fā)光效率更高；而在高大的車間和廠房以及室外中則應(yīng)該采用高壓鈉燈。另外，要不斷推廣使用一些低耗性優(yōu)的附件，如：電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器以及電子觸發(fā)器等。在公共建筑場(chǎng)所，熒光燈還可以使用無功補(bǔ)償?shù)臒艟摺３酥猓€可以從改進(jìn)燈具控制方式的角度出發(fā)，依據(jù)照明的實(shí)際特點(diǎn)，適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)等。

2 煤礦供配電節(jié)能管理措施

在傳統(tǒng)礦井中，由于井下的工作條件復(fù)雜，各個(gè)配電點(diǎn)下的使用成員來自不同的單位，配電設(shè)備較為落后，較難實(shí)現(xiàn)實(shí)際耗電量的合理考核。對(duì)于設(shè)備空轉(zhuǎn)條件下的實(shí)時(shí)監(jiān)控也較難實(shí)現(xiàn)，這就造成了節(jié)能控制無法落到實(shí)處，最終導(dǎo)致電能的浪費(fèi)。因此，對(duì)于現(xiàn)代煤礦而言，首先應(yīng)該建立科學(xué)的電力監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，對(duì)電能計(jì)量進(jìn)行科學(xué)管理，對(duì)供電系統(tǒng)中的各項(xiàng)電氣參數(shù)和曲線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且記錄下系統(tǒng)的運(yùn)行過程，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)判別和報(bào)警。其次，要建立相應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示全礦的總用電量、最大需求量、母線電壓等的情況；同時(shí)還應(yīng)該動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)三相電壓和電流、有功和無功、功率因數(shù)等參數(shù)。

3 結(jié)束語

在保證煤礦企業(yè)順利施工的過程中，電能是重要的能源，就當(dāng)前來看，電能的浪費(fèi)依然是一個(gè)十分普遍的問題，在各個(gè)煤礦企業(yè)中都存在，這直接制約了煤礦企業(yè)的高效發(fā)展，提高能源利用率迫在眉睫。本文主要從電壓等級(jí)的選擇、線路設(shè)計(jì)、變壓器以及電動(dòng)機(jī)的選擇、提高功率因數(shù)、科學(xué)選擇低壓電器以及照明設(shè)備等方面對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，最后提出了相應(yīng)的管理措施。

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