關于煤礦供配電系統的綠色節能設計方法分析

孫向前

[摘?????????? 要]? 自構建“生態文明型”社會發展理念推行以來，當今社會已然開啟可持續發展新篇章，其中綠色節能理念在煤礦供配電系統中的有效應用，可以降低煤礦企業運營成本，助其獲取更高經濟收益。通過分析煤礦供配電系統的綠色節能設計方略，以期推動煤礦企業良性發展，為創造更多經濟收益提供依據。

[關??? 鍵?? 詞]? 煤礦供配電系統;綠色節能設計;方法

[中圖分類號]? TD61??????? ?? ??????? [文獻標志碼]? A???????? ????????????? [文章編號]? 2096-0603（2019）08-0230-02

煤礦開采需要動力能源予以支持，其中電力資源是最為主要的能源，據不完全統計，煤礦在開采過程中所需電能占該企業運營總電能的60%～70%，是煤炭企業重要成本支出項目之一。然而，相較于西方發達國家，我國煤礦電能節能環保技術研究成果相對較少，未能形成極具導向性的節能設計體系，阻滯煤礦企業可持續發展，這也為本次研究創造了條件。基于此，為推動煤礦企業良性發展，分析關于煤礦供配電系統的綠色節能設計方法顯得尤為重要。

一、樹立綠色節能設計意識

受傳統企業運營理念影響較為深遠，有些煤礦企業未意識到創造集約型經濟、創設節能環保型經濟體系的重要性，忽視供配電系統綠色節能設計的必要性，造成我國煤礦產業發展整體滯后的消極現象，影響該產業可持續發展。基于此，煤礦企業需積極調整發展心態，優化企業發展理念，主動投身構建生態文明型社會浪潮中，樹立綠色節能設計意識，從根本上摒棄滯后性煤礦企業的運營理念，具體可從以下幾個方面進行分析：（1）煤礦企業領導需依據自身供配電系統能耗情況，制訂綠色節能設計總戰略，做好“頂層設計”，營建綠色節能發展氛圍，確保該系統優化設計工作有的放矢，為提高該系統綠色節能設計質量奠定基礎;（2）煤礦供配電系統管理人員需依據該系統及本企業發展情況，制訂階段性動態設計“子計劃”，賦予該系統綠色設計能動性、靈活性、時效性，確保該系統節能設計科學合理。

二、明確綠色節能設計目標

目標是煤礦供電系統綠色設計發展方向，是衡量、評定綠色節能設計方法應用成效的標準，更是煤礦供配電綠色設計動力源泉，為科學應用煤礦供配電系統綠色節能設計方法，其需明確設計目標：（1）總目標。例如，煤礦企業可以某個運營周期為基準，從宏觀戰略發展角度著眼，制訂該系統綠色節能設計目標，該目標需清晰且富有執行力，如同比去年同期供配電系統能耗降低5%～8%，該系統電能消耗占本企業運營總電能的45%～55%等，引導煤礦企業朝著該目標不斷努力，合理設計供配電系統，提高供配電系統綠色節能設計綜合質量;（2）子目標。子目標是貫穿煤礦供配電系統綠色節能設計體系的“引導力”，幫助該系統優化配置綠色節能設計資源，施行有效設計方法，提高綠色節能設計質量。例如，針對井下供配電系統電壓等級設計時，以一級負荷制訂該系統綠色節能設計目標，避免出現該系統節能設計有余、安全穩定性不足的消極現象，確保煤礦企業供配電子系統都有與之相關的子目標相對應，保障該系統綠色節能設計目標一致且方法得當，為落實該系統綠色節能設計目標奠定基礎[1]。

三、制訂綠色節能設計計劃

首先，明確自身供配電系統整體情況。當前煤礦企業常用電氣設備電壓為0.22kV、0.4kV、6kV、3.3kV、10kV等，供配電系統主要由配電線路、配電點及配電所構成，為保障煤礦生產有足夠的電能供給，煤礦企業將總變電所選擇設置在煤礦工地附近，并在生活區、生產區設置分變電所，確保整個礦區供電穩定、有效，這種供配電系統敷設理念，徒增系統復雜性及供配電設施數量，增加管理難度，降低供配電系統安全性、穩定性，追加該系統運行成本，為此煤礦企業需秉持實事求是理念，結合自身供配電系統整體敷設情況，制訂科學有效的設計計劃。

其次，制訂綠色技能設計總則。總則是調配煤礦企業供配電綠色節能設計資源的核心力量，為此本企業需制訂“供配電系統綠色節能設計總規范”，在該規范中明確適用范圍，計劃該系統電壓等級，計算、選擇電纜，針對電纜類型進行明確規定，例如在設計隔爆型電氣設備供配電系統時，其鋁電極應為0.05mm，0.43mm為其安全間隙銅電極，基于銅與鋁接頭遇熱膨脹率存在差異性，需同時計劃好如何處理漏電、放炮、短路等事故，提高綠色節能計劃可靠性，做好變電所設計計劃，需要通過計劃確保該系統滿足一級、二級負荷供電需求，該系統敷設簡單、安全、穩定，雙回路供電，避免出現全部停電現象。綠色節能設計總則需完備、科學、審慎，提高煤礦供配電綠色節能設計綜合質量。

最后，制訂綠色節能設計計劃執行標準。為保障煤礦供配電系統綠色節能設計總則得以有效踐行，需制訂與之相關的執行標準，定量、定性分析各個節能設計環節“落地”情況，避免煤礦供配電系統出現“節能設計有余，執行力不足”的消極現象，助力該系統完成相關設計任務，設計方法得以發揮積極能效，繼而有效降低該系統能耗，幫助煤礦企業創造更高的經濟收益[2]。

四、電壓、電源線路的綠色節能設計

從安全性、節能性兩大方面著眼，合理設計供電線路，確保相關設計方法的應用，可以保障煤礦供配電系統將“安全”與“經濟”兩大要素有機融合在一起，例如科學設置電纜截面參數，確保該系統電壓穩定，達到安全供電目的，基于此煤礦供配電系統在設計電壓、電源線路時，需綜合考量本企業所在地區供電部門配電能力，通常情況下年產量較大、電氣設備應用較多的煤礦企業，電壓等級應相對較高，即110kV或35kV。在設計兩回路線時，需從不同區域變電所內引入線路，例如對小型礦井以及敷設電氣設備較少的煤礦企業，兩回線路可從兩個10kV變電所引入，亦可以從一個變電所兩個母線斷引入，同時以10kV為基準設計下井高壓[3]。

五、供配電設備的綠色節能設計方法

煤礦企業在日常運營過程中所需供配電設備相對較多，其綠色節能設計方法可從以下幾個方面進行分析：（1）變壓器。在供配電系統中變壓器必不可少，為落實該系統綠色節能設計目標，需依據煤礦企業供配電需求，合理選擇變壓器，如S11.S13、S14.SH15等損耗節能型變壓器系列，亦可以選擇具備載調壓功能的變壓器，用以調節該系統內電壓波動情況，繼而改善供電質量;（2）發電機。異步發電機在煤礦供配電系統內較為常見，其工作效率與發電機功率成正比，在該系統內約有75%無功功率由異步發電機產生，0.2—0.3為異步發電機空載功率因數，該設備在滿載條件下以0.85—0.86為其功率因數。煤礦企業在選擇發電機時，應依據供配電系統合理選擇容量，依據滿負荷指標控制該設備容量;（3）照明設備、低壓電器。二者均需具備節能環保特性，在此基礎上科學配置照明設備、低壓電器數量，盡可能減少相關設備敷設頻次，達到節能降耗目的，同時控制單位面積內定燈具功率，在保障照明效果的基礎上率先選擇熒光燈，高壓鈉燈則較為適用于開采空間較大的供配電系統;（4）依據煤礦供配電系統綠色節能設計需求，選擇并推廣敷設電子觸發器、電子鎮流器等先進設備，落實該系統節能設計目標。

六、提高供配電系統功率因數

依據煤礦企業供配電系統運行實況，合理提高該系統功率因數，繼而有效控制系統內電能損耗，為此設計人員需在控制電動機、變壓器等供配電設備時有效應用靜電電容器，實現無功補償，減少電氣設備電流傳輸功率損耗量，同時為提升該系統內的功率因數，需集中補償系統高壓，針對系統低壓則采用分散補償方法，分組配置給系統內配電室電容器，充分發揮分散補償的積極作用，合理安電容器組，繼而有效提升煤礦供配電系統運行效率，達到該系統綠色節能設計目的。

七、供配電線路的綠色技能設計方法

在選擇與設計煤礦供配電線路時，需著重考慮煤礦電路設置情況及節能目標，具體可從以下幾個方面進行分析：（1）合理敷設，控制能耗。盡量削減線路總長，合理控制該供電系統送電時的損耗;（2）合理選擇電阻率。在選擇導線過程中需著重考量其電阻率，依據該系統運行情況選擇較小的電阻率，落實節能設計目標;（3）合理選擇電路設計方式。供配電線路應盡量設計為直線，針對有些較強季節性系統需設計成常年經典線路形式，確保該系統處于最佳運行狀態，在提升該系統供電率的同時，可以保障供配電系統安全、穩定、綠色節能[4]。

八、提高煤礦供配電系統管理的質量

煤礦企業運營規模依據煤炭資源儲備量及經濟轉型發展大趨勢有所調整，需要積極參與到全國構建生態文明型社會的發展活動中，在獲取綠色經濟效益的同時，推動本企業可持續發展，為此煤礦企業需提高供配系管理的質量，加大該系統能耗監管力度，例如煤礦企業可以利用自動化技術，在供配電系統內敷設“能耗監管系統”，將能耗監測設備安裝在供配電系統中，科學設置監測參數，實現24h無人管理，當該系統電氣設備能耗超出預設參數，則會引發監測設備預警，預警信息會傳輸至供配電系統中央控制室以及技術人員移動設備中，并鎖定異常能耗區域，若由故障引發異常能耗，該系統還會酌情暫停相關設備及其所在系統，避免出現更大的系統故障，在保障該系統安全、穩定的前提下，落實能耗監管目標，為煤礦企業優化設計供配電系統提供依據，繼而為煤礦企業創造更高的經濟效益[5]。

綜上所述，煤礦供配電系統綠色節能設計方法若想科學有效，需樹立綠色節能設計意識，明確綠色節能設計目標，制訂綠色節能設計計劃，同時做好管理工作，在保障該系統運行安全穩定性的同時，達到提高煤礦企業經濟效益的目的。

參考文獻：

[1]楊帆.煤礦供配電系統的綠色節能設計方法研究[J].節能，2018（8）：94-96.

[2]張都.關于煤礦供配電系統的綠色節能設計方法分析[J].能源與節能，2017（7）：105-106.

[3]劉云生.關于煤礦供配電系統的綠色節能設計方法分析[J].海峽科技與產業，2017（12）：94-95，98.

[4]李小軍，陳姍.關于煤礦供配電系統的綠色節能設計方法分析[J].海峽科技與產業，2017（12）：98.

[5]王志堯.關于煤礦供配電系統的綠色節能設計方法分析[J].海峽科技與產業，2017（12）.