煤礦供電系統的節能降耗技術分析

趙春鳳

（山西蘭花大寧發電有限公司，山西晉城 048000）

煤礦企業的數量和規模正在逐年增多，煤礦供電系統電力需求也在逐漸的增長。煤礦供電系統由于建設水平比較落后，投資資金不足等多方面的原因，煤礦供電系統的供電電壓普遍比較低，并且還存在多種電壓等級并存的現象，供電半徑也經常出現不合理的現象，非常有必要進行節能降耗[1]。要想提高供電系統的供電質量和水平，必須根據煤礦企業現有的供電結構和電力負荷的增長情況，增強煤礦供電系統的可靠性，降低單位煤炭開采的耗電量，從而綜合提高煤礦企業的經濟效益。

1煤礦供電系統線損類型

煤礦供電系統的線損類型主要有兩種：一種是技術線損，一種是管理線損。這兩種不同的線損出現的原因不同，采取的應對措施也不同。

1.1 技術線損

技術線損占煤礦供電系統電力損耗的很大一部分，主要是電能在進行傳輸和分配調度過程中出現的損耗。技術線損出現的原因是因為線路和設備的阻抗，因此煤礦供電系統的線路和設備在運行的過程中會出現直接的電量損失。技術線損也被稱為負載損耗和空載損耗，這一部分的損耗是可以進行控制的，主要的方法是選擇更為先進的節能降耗的技術措施和設備，提高煤礦供電系統電能的利用率，這樣就能夠控制技術線損的量[2]。

1.2 管理線損

煤礦供電系統的管理線損指的是在對煤礦供電系統進行管理的過程中出現的一些紕漏和偏差，其中最容易出現錯誤的環節是電能數據劑量統計的緩解，在這一環節上由于電能計量裝置出現錯誤，或者人為因素導致的錯抄、漏抄或者統計計算等一系列的錯誤，會導致誤差的產生，導致電能的管理損耗[3]。對于這樣的管理線損，可以加大煤礦供電系統的管理力度，完善煤礦供電系統的管理措施和辦法，利用這些方式來盡可能的避免和減少電能的損耗，有效的提高煤礦企業的經濟效益。

2 煤礦供電系統節能降耗的主要途徑

2.1 選擇合理的工藝

煤礦供電系統要想更好的實現節能降耗，首先要在生產的重要環節選擇合理的工藝，既要滿足煤礦的功能要求，同時也要選擇合理的設備和配置，盡量使用節能的大容量的設備，改善煤礦機械設備的使用情況，從而達到節能降耗的目的。保證較高的煤礦開采率，并且保證較高的工作效率，減少不必要的電力浪費，盡可能的做到節能降耗。

2.2 節水降耗

煤礦企業在生產和開采的過程中所需要的生產用水量是很龐大的，因此在節水環節采取一定的方式和措施可以很好地起到節能降耗的目的。在煤礦生產和開采的過程中對加入的清水量進行先限定，采用水的閉路循環使用方法，可以有效控制生產和開采的用水量，降低清水的補給。通過這種方式進行節水降耗，并且循環回收利用水資源。

2.3 節電降耗

由于煤礦企業的機械化程度高，使用的機械大多負載變動大，并且使用年度長，設備部件都存在一定程度的磨損，在使用的過程耗電量大，因此要改善煤礦廠的機械設備，讓煤礦廠的機械設備運行的更加合理，保證煤電廠的低電耗量[4]。

2.4 降低介耗

在煤礦廠節能降耗的過程中，還有一個重要的途徑就是降低介耗。煤礦廠的節制耗損成本本身就很大，并且在生產的過程中會出現重懸浮液密度控制的不穩定，容易導致懸浮效果出現[5]。要想有效降低介質損耗，需要先進行脫介，然后再進行磁選，一般情況下通過這兩個環節可以有效的降低介質的損耗。

3 煤礦供電系統節能降耗技術措施

3.1 供電系統優化規劃

煤礦供電系統節能降耗最主要的技術措施是進行供電系統的優化規劃，了解煤礦供電系統具體的電負荷種類，摸清楚具體的等級、容量以及分布，根據煤礦供電系統的實際情況制定科學合理的供電系統優化規劃方案[6]。煤礦供電系統包括地面和礦井高低壓供電系統，針對煤礦供電系統可以采用線路優化布設、負荷優化組合、關停并轉等措施，實現降低電量損耗的目的，從而大量節約用電量。例如，煤礦地面以及井下高壓配電適合采用10 kV的電壓，在用電負荷、線路的長度、材料以及負荷功率因素都一致的情況下，選擇10 kV的電壓比6 kV的電壓，供電線路的工作電流要低1.67倍，線路電能損耗要低2.78倍。因此選用10 kV的電壓進行供電，更加能夠實現節能降耗，同時也可以提高煤礦的經濟效益和生產安全。雖然這一優化整改的過程需要花費一定的費用，但是在短時間內通過節能降耗就可以收回用于供電系統優化規劃的費用，后期煤礦廠如果需要擴容擴建也可以滿足電量的需求，持續進行節能降耗，因此能夠取得顯著的經濟效益。如某煤礦，共有集控室17個，高壓配電室16個，低壓配電室82個，500 kVA以上變壓器63臺。總照明負荷是991.6 kW，其中使用了節能燈具的部分占了63.6%。沒有使用節能燈具的部分占了36.4%。低壓配電室電容補償柜的使用方面，有39個配電室沒有使用電容補償柜，其中有15個配電室具備進行技術改造的條件。變頻設備的使用中有129臺55 kW的電動機拖動設備使用的是變頻控制，可以改造成使用變頻控制設備的有164臺，其中有兩臺10 kV的高壓電機。通過對高低壓供電系統優化、節能燈具的使用、配電室的技術改造以及變頻器的安裝，對地面和礦井高低壓供電系統進行優化規劃后，每年大概可以節約28萬kWh的電量，整體優化改造僅花費了30萬元，不到2年的時間，節約的電量就能夠收回整體規劃整改的成本。

3.2 節能燈具的推廣使用

在煤礦供電系統節能降耗的過程中，還可以推廣使用節能燈具。煤礦廠的照明等的總功率是非常大的，負荷也很大，電的損耗量是非常可觀的。如果將照明的燈具全部使用節能燈進行替換，那么照明系統可以大量節約用電，并且節能燈和一般的白熾燈相比，亮度更亮，壽命更長，節約的電量也更多。煤礦廠應該重視照明系統的節能，并且制定節電的制度，要求職工遵守節點制度，養成節約用電的習慣。除此之外，還可以不斷提高照明系統的智能化，采用智能化操控、聲控、時控等多種控制辦法更加智能的控制照明裝置，讓照明裝置能夠及時的斷電，從而起到節能降耗的目的。

3.3 配電變壓器的經濟運行

在煤礦供電系統的節能降耗中，還可以采用配電變壓器的經濟運行來實現。選擇適合的供電系統進行電壓的運行，降低配電變壓器的損耗。配電變壓器不適合在電壓過高的情況下工作，如果電壓過高，那么其損耗會大幅度增高。如果過電壓過高，那么配電變壓器的損耗則增長的更快[7]。例如，配電變壓器如果處于過電壓5%的情況下工作，那么其損耗將增加15%左右；如果在過電壓10%的情況下工作，配電變壓器的損耗會增加到50%以上。另外，如果供電系統的電壓過高，配電網變壓器的空載電量就會顯著增加，供電系統的務工損耗量也會隨之增加，長期如此會導致變壓器的設備絕緣老化程度變快，配電變壓器的綜合使用壽命也會大大縮短，因此要想實現煤礦供電系統的節能降耗，需要讓配電變壓器在適合的電壓下工作，經濟運行才能夠更好的節省電量。

3.4 合理安排供電系統經濟調度運行方式

煤礦系統節能降耗的技術性措施還有合理地進行供電系統的經濟調度，可以根據煤礦作業的面和該期工程建設的店里符合的大小選擇雙電源或者單母線分段進行沒空供電電器的主接線[8]。采用經濟調度的方式對供電系統進行控制，采用兩臺配電變壓器并列工作或者單臺配電變壓器工作的方式，達到煤礦供電系統經濟運行的目的。還可以采用單母線分段或者不分段的方式進行，也可以起到很好的經濟運行的效果。煤礦供電系統的優化規劃，必須要依據煤礦供電的實際情況，分析煤礦供電系統具體的電負荷的大小，可以先進行一臺配電變壓器的配置，嘗試是否能夠滿足煤礦廣目前的需求，然后在根據煤礦廠的擴建完成情況，在逐步增加電負荷的量，考慮是否需要再投入一臺配電變壓器進行使用。這樣每款供電系統才能夠更加可靠，操作也能夠更加靈活，還可以有效避免低電負荷的時段，避免配電變壓器長期空載以及長期輕載的情況。這樣可以更好減少配電變壓器的運行損耗，從而實現優化煤礦供電系統，達到經濟節能調度的目的。

3.5 變頻調速設備的合理選用

變頻調速設備的合理選用也可以有效節能降耗，具體的變頻調速的方式可以對原有的機電設備進行模式的控制和升級改造。采取這種方式可以節約大量的電能資源，還可以解決機電設備利用不足的問題，更好地實現機電設備系統運行電能轉換的效率，延長機電設備的使用壽命，提高機電設備的工作性能，從而節約機電設備的維修費用，減少維修機電設備的工時和投入[9]。對于一些大功率的采煤機電設備使用變頻調速控制系統進行控制，可以更好地實現技術升級改造，這樣才能有效的讓單機平均的節點效率增高，明顯增強節點控制的效果。例如，對于泵類等煤礦井下大功率的采煤機電設備采用變頻調速控制，其單機平均節點效率可以達到30%～70%左右，這樣的技術升級改造方式適用于恒轉矩負載系統，采用這種方式平均節電率可以達到18%～45%左右。在這一基礎上，還可以采用變頻調速的方式進行控制，讓機電設備都能夠在在軟啟動的狀態下工作，啟動時不會有較大的電流沖擊，使用起來也有更強的安全性，可以延長機電設備的綜合使用壽命。

3.6 無功功率補償設備的合理選用

無功功率補償設備的合理選用也能夠起到煤礦供電系統的節能降耗的目的，無功功率補償裝置的安裝和改造，也就是無功功率補償，在供電系統中起著至關重要的目的，可以有效提高電網的功率因素，還可以有效降低供電變壓器和輸送線路中的損耗，更好地提高供電的效率，改善供電的質量。因此煤礦廠安裝低壓配電室電容補償柜，可更好地實現無功功率的補償，更好地節能降耗。

4 煤礦供電系統節能降耗的管理措施

4.1 加強煤礦用電計量考核

煤礦供電系統出了有技術方面的節能降耗措施之外，在管理上也可以采用相應的管理措施達到節能降耗的目的。首先可以對各個部門的用電進行計量和考核，分別對煤礦地面和井下的各個生產點的用電量進行歸納和統計，制定出具體的考核方案。不同的生產部門可以根據自己的實際用電情況進行電量承包管理，如果沒有特殊原因，每月在完成生產任務之后，能夠節約一定的電量就可以得到一定的獎勵。采用這種辦法激勵員工主動節能降耗，這樣動態雙向的考核辦法，能夠更好地對用電進行管理。管理部分還可以定期召開節能降耗的分析會，針對用電較多的部門可以分析其用電緩解的損耗問題，針對這些問題及時采取節能降耗的措施，最大程度實現節能降耗。

4.2 加強生產環節中的電能節約管理

對于煤礦廠的生產緩解的用電，要進行有效的管理，合理加入無功補償的裝置，采用無功發生器等進行自動無功補償，并且對諧波進行合理的智力，對裝備進行及時的技術升級和改造，根據煤礦供電系統的電功率的因素，安排好煤礦供電系統的系統維護工作。除此之外，還應當定期對煤礦供電系統進行檢修，排查煤礦供電系統線路中的障礙和隱患，避免電力故障帶來的經濟損失和對煤礦生產效率的影響。對于煤礦機電設備也要定期的檢修和保養，保證機電設備的潤滑，避免機電設備的長期空轉等問題帶來的電力損耗。

5 結束語

綜上所述，煤礦供電系統的節能降耗要區分損耗和節能的途徑，從技術層面和管理措施兩個方面進行有效的節能降耗。除此之外，煤礦廠還應當加大電力系統優化規劃的力度，增加資金的投入，對煤礦供電系統進行技術改造，以長遠的眼光看待煤礦電力系統優化規劃和改造。對于大型功率的采煤機電設備需要對其進行合理的利用，并且定期的檢修和維護，卻被機電設備的高效和穩定。除此之外，還應當經常進行檢修和維護，確保機電設備的潤滑以及工作中的良好狀態，從而達到節能降耗的目的，有效的提高煤礦的經濟效益和開采效率。