關于王坪煤礦井下電氣自動化節能系統的設計與研究

許 樂

（同煤集團朔州朔煤王坪煤電公司，山西 朔州 038300）

1 引言

同煤集團朔州煤電王坪煤電公司井下開采作業已經基本實現了自動化，解放了大量的人力。自動化技術的成功引進相較從前很大程度上提高了煤礦企業的生產效率和作業安全，大量使用電氣設備對于供應電力的穩定安全也是一個很大的挑戰。王坪煤礦的設備年度用電量報表中的數據顯示，在王坪煤礦中礦井固定設備、原煤生產、輸送等三大類設備的用電輸出占該礦電力輸出的60%以上，其大功率設備的大量使用導致電路中無功功率與諧振波形大大增加，影響供電質量以及設備安全，同時還造成大量的電能浪費。所以迫切需要將節能技術運用到井下供電系統中，來解決該礦面臨的問題。

2 礦井用電負荷構成

在煤礦生產中，承擔主要電力服務的對象有以下6 個方面，具體如圖1 所示。

圖1 用電服務分類

根據王坪煤礦設備年度用電量報表中的數據，礦井固定設備、原煤生產、輸送等用電，達到了煤礦全年用電的一半以上，所以該礦的煤礦電氣自動化節能系統的設計將會圍繞這三項主要的用電負荷。對設備的電氣系統進行改造設計，旨在通過調節后的穩定電力資源來維持設備的正常高效運轉，達到從設備端降低能耗的目的。該礦的節能系統以煤礦現有的用電監測為基礎，在受干擾嚴重的部位安裝節能設施，提高功率因數，實現節能的目標。

3 電氣自動化節能系統的設計

目前王坪煤礦引進了大量的大功率電氣設備，大功率設備在使用過程中會造成煤礦現有電力供應系統的無功功率和交變電流中諧波的增加。該項增加會對煤礦電力供應的質量造成影響，產生大量的電力浪費，長期工作在這種環境的設備其壽命會大打折扣，進而加大企業的成本，造成浪費。該礦設計的節能系統就是以此為基礎，將節能設備并入供電系統中，旨在將無功功率與諧振相互關聯，在補償系統無功功率的同時，減少甚至消除其諧波，提高電力質量，保證煤礦電氣設備穩定持久的運行。

新系統主要用于該礦井下1140V 的供電系統，將設備并入原有系統，其中設備中的控制器通過對共、分回路的調節來進行系統的無功功率的補充以及諧振頻次的消除工作。節能系統的結構設計圖如圖2 所示。

圖2 電氣自動化節能系統設計結構示意圖

在系統中發揮主要節能作用的為綜合節能裝置，該裝置的設計電路如圖3 所示。為了充分發揮設備的功效，應設置功率因數控制器，當其低于設定值時，就會觸發補充回路，對電路中的無功功率進行補充。為了保護設備，還需要安裝保護器，具體形式如下所示。

圖3 節能裝置控制器設計電路

在電氣自動化節能系統中，正常工作的裝置，除了要保證圖3 所示的控制器電路正常，還需要保證裝置主電路的正常，因此對于設備的主電路的設計也是相當重要的。圖4 所示的是設備主電路的電路圖。

由圖4 可知，主電路由4 部分回路組成，且回路組成成分一致，分別有電容器、電抗器、節能智能控制器、檢測電路溫度的溫度器以及監測電路穩定的電流電壓表等。通過對設計系統的驗證結果分析，該系統有效解決了大功率設備無功功率增加與諧振頻次增加的現象，進而實現了設備平穩運行、耗電量降低的目的。

圖4 節能裝置設計主電路圖

4 結語

本系統是以煤礦實際供電系統、電氣設備實際運行狀態為基礎，通過對文獻資料的查詢，將設計出的節能裝置與現有系統結合，組成新的節能電氣系統，從補償無功功率與降低諧振波形的頻率出發，通過控制器的監測，對用電設備進行必要的以及相對應的功率補充，同時還可以降低甚至消除諧振波形出現的頻次，降低了設備的損耗，提高了設備的穩定性。