煤礦供配電系統(tǒng)節(jié)能降耗措施探討

左麗君

(中煤科工集團武漢設計院新疆分院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 前言

隨著建設標準化、現(xiàn)代化煤礦的要求的提出，國內(nèi)煤礦企業(yè)的機械化水平也在逐年提高，大功率、高耗電機械設備的增多，導致了電力消耗在整個煤礦生產(chǎn)成本中所占比例逐步擴大，而煤礦生產(chǎn)工藝較復雜，尤其是井下生產(chǎn)環(huán)節(jié)不僅復雜惡劣，而且受限因素多，導致煤礦的供電系統(tǒng)較為復雜，因此需結合煤礦各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實際條件和狀況，對煤礦供電系統(tǒng)進行優(yōu)化、并選用節(jié)能低耗的供配電設施，達到節(jié)能、環(huán)保的要求。

2 煤礦的供電系統(tǒng)概述

目前煤礦內(nèi)通常有10kV、6kV、3.3kV、1.14kV、0.66kV、0.4kV、0.22kV和0.127kV的用電設備，其供配電系統(tǒng)是由不同級別變配電所和配電點以及相應電壓配電線路組成。現(xiàn)有煤礦常見的供電方式是在煤礦主要工業(yè)場地建總變電所，在煤礦地面輔助生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)等處根據(jù)需要建分變電所，在井下建主變電所和采區(qū)變電所，為全礦供電，因此一座煤礦內(nèi)供配電設施較多，為達到簡化供配電系統(tǒng)、提高供電可靠性及安全性、減少供配電系統(tǒng)的電能損耗、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的目的，需要合理經(jīng)濟的設計供配電系統(tǒng)，合理選擇供配電設施。

3 煤礦供配電系統(tǒng)節(jié)能降耗措施

針對煤礦目前供配電現(xiàn)狀，結合多年從事設計及現(xiàn)場工作的經(jīng)驗及體會，筆者認為，可以從以下三個方面采取措施，達到節(jié)能降排的目的。

3.1 合理設計供配電系統(tǒng)

(1)根據(jù)煤礦周邊電源情況，在滿足煤礦及電力行業(yè)現(xiàn)行規(guī)范的要求下合理確定煤礦的供電電壓以及電源線路的運行方式，以減少電源線路損耗。

(2)煤礦地面及井下高壓配電宜采用10kV電壓。在用電負荷、線路的長度、材料、負荷功率因數(shù)相同的情況下，10kV電壓與6kV電壓相比，10kV供電線路的工作電流比6kV供電線路的工作電流低1.67倍，線路電能損耗低2.78倍；所以采用10kV電壓供電，有利于節(jié)約能源、提高煤礦經(jīng)濟效益及遠期安全生產(chǎn)。

(3)為減少線網(wǎng)電能損失，采用10kV電壓深入用電負荷較集中的區(qū)域，以縮短配電半徑，根據(jù)地面工業(yè)場地布置情況，合理選擇變配電點，可以將輔助變電所與大容量設備車間聯(lián)建，即減少供配電設備用量、減少配電線路長度，減少線損又減少建筑物建設面積。

(4)為二級及以下供電的變電所，高壓側可采用線路變壓器組接線，即減少高壓開關柜用量，又減少建筑物建設面積。

(5)對于立井開拓或井筒較短的斜井開拓的井下供電，可采用電力電纜由地面主變電所10kV側直接引至井下主變電所為井下供電；但對于井筒很長的平硐開拓礦井或井下主變電所、采區(qū)變電所距離地面主變電所較遠的礦井，則其下井電源線路的敷設可以采用高壓架空線路送至井下主變電所或采區(qū)變電所正上方地面后，改為電力電纜沿著鉆眼敷設送至井下主變電所或采區(qū)變電所的方式，以便減少輸送線路的長度、降低銅耗和電能損失。

(6)基于煤礦供電安全要求的特殊性，變壓器容量較大，在為二級及以下負荷配電的變電所或為露天礦露天坑內(nèi)排水泵供電的變壓器設置時，可設置為容量大小不同的兩臺變壓器交替運行，以便于能夠根據(jù)季節(jié)或用電設備的變化合理負擔電能的負荷，以達到節(jié)省變壓器能耗的目的。

3.2 合理選擇供配電設備

優(yōu)先選用節(jié)能效果好的設備，采用先進的節(jié)能工藝和變配電設備。

(1)引進動態(tài)無功補償技術，采用就地與集中相結合的動態(tài)無功補償方式，在煤礦主變電所10kV側和各車間變電所低壓側設置集中補償、在采用交變頻啟動的大功率用電設備旁設置就地補償設備，以便降低輸送線路或供電變壓器的損耗，抑制高次諧波，減少無功電能的損耗，提高功率因數(shù)，提高供電系統(tǒng)中的供電質(zhì)量，減少機電設備供電零部件的維修次數(shù)，增加其使用壽命，確保煤礦的安全生產(chǎn)。

(2)變壓器是供配電系統(tǒng)中的重要設施，煤礦變壓器選擇應滿足二級及以上能效標準的低損耗變壓器，以達到節(jié)省能耗的目標。

(3)采用變頻設備，對于井上下功率大、負荷變化大的設備，采用變頻調(diào)速，以達到平穩(wěn)起動和節(jié)能的目的。

(4)建筑物照明燈具均采用高品質(zhì)、節(jié)能型、高顯色光源，并配以高品質(zhì)起輝器和高功率因數(shù)的電子鎮(zhèn)流器，以節(jié)約電能；室外照明選用光電自動控制裝置，根據(jù)室外光線自動控制照明燈具，燈具以發(fā)光效率高的高壓鈉燈為主，室外照明實現(xiàn)分區(qū)分控。井下主要巷道、硐室的照明燈具選用防爆節(jié)能熒光燈。

3.3 提高煤礦的現(xiàn)代化的管理手段，采用科學的管理方法

(1)建設基于計算機、通信和網(wǎng)絡技術的管理信息系統(tǒng)，將煤礦各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實時運行狀況、設備狀態(tài)、原材料的庫存和消耗、市場狀況等信息及時反饋到各相關部門，以便領導迅速做出決策，既減少人力及物力消耗，又便于煤礦的安全生產(chǎn)。

(2)加強電網(wǎng)的調(diào)度管理水平，合理安排供電系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度方式(2臺配電變壓器或電源線路同時運行或單臺(單回)獨立運行、不分段運行或單母線分段運行等)，從而減少配電變壓器及備用電源線路的運行損耗，進而實現(xiàn)煤礦的供電系統(tǒng)能夠經(jīng)濟且有效地運行。

(3)對井上各用戶電源進線、大型固定電器設備、井下各饋出線及地面50kW以上的電器設備均裝設電度計量表，便于用電計量考核，并根據(jù)獎罰制度嚴格管理。

(4)安裝電能檢測系統(tǒng)，合理進行企業(yè)電力調(diào)度，加強煤礦的用電管理，做好峰谷分時用電、避峰填谷工作。

(5)加強對變壓器等供電設備、元器件的檢修、維護和監(jiān)管，制定定期的檢修日志記錄存檔機制，并且做好隨時把變壓器等零部件調(diào)到最佳狀態(tài)，以便于實現(xiàn)提高功率、節(jié)能降耗的目標。

4 結語

企業(yè)是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要推動力，也是低碳經(jīng)濟發(fā)展的主要參與者與受益者。礦開采作業(yè)中，不可避免電能消耗，因此，大力宣傳節(jié)能降耗，培養(yǎng)環(huán)保意識，采取合理確定供配電系統(tǒng)、合理選擇供配電設施、引進先進的無功補償技術、提高管理水平等措施有利于提高煤礦生產(chǎn)中的節(jié)能降耗水平，達到環(huán)保、清潔生產(chǎn)的要求，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會責任的雙贏。

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