煤礦供配電系統設計節能技術探析

李國策

摘要：目前我國煤礦企業的經濟形勢日漸嚴峻，為了降低礦井的經濟成本，節約能源成為必要的措施。本文主要簡單的介紹煤礦供配電系統的概念及特點，同時對煤礦供配電系統設計應當注意的幾點節能措施，并對煤礦企業加強供配電節能管理提出合理的建議。

關鍵詞：煤礦；供配電系統；設計節能

中圖分類號：X752文獻標識碼： A

0.引言

電能作為煤礦企業的主要動力能源，每年有55%~70%的能源消耗都是電能，電費支出占煤礦企業每年成本支出的15%左右，管理不到位的企業甚至更高。由于大部分煤礦企業還處于粗放式生產，對日常生產中電能的浪費不是很在意，尤其是在井下“大馬拉小車”的現象非常普遍，造成井下電能的利用率也只有50%左右，經濟效益非常差，增加了原煤成本。為了更好地利用電能，最大限度地降低企業成本，在煤礦供配電系統設計時應充分考慮節能措施。以下就煤礦供配電系統設計節能方面進行簡單的論述。

1供配電設計的概念與特點

1.1供配電設計的概念

供配電系統屬于電力系統中一個重要的組成部分，供配電設計是指對電能供應與分配問題的科學、合理規劃與設計，以保證電能的高效使用、而供配電設計的主要內容包括有:無功功率的補償、變壓器的選擇、導線與電纜的選擇、防雷與接地裝置的設置等等、而進行供配電設計時，設計人員必須講究設計的延續性、可操作性、系統性與整體協調性，并遵循供配電系統的安全、適用、安全、經濟原則，以促進供配電系統應用的合理性。

1.2供配電設計的特點

供配電設計還具有以下幾方面特點，需要提高重視:①低壓配電系統。低壓配電系統設計作為供配電設計的重要環節，主要有混合式、樹干式與放射式幾種，實驗設計中需根據供配電系統的運行環境合理選擇。②斷路器。斷路器有真空斷路器、油斷路器、氣體絕緣斷路器幾種，隨著組合式變電所的快速發展，在實際設計中需優先選擇真空斷路器或氣體絕緣斷路器。③變壓器。供配電系統中所應用的變壓器有主要有油浸式、環氧樹脂澆筑式與干式三種，由于油浸式變壓器與環氧樹脂澆注式變壓器所具有噪音小、防火、防潮、易搬運等優點，值得優先選擇。④電力與照明?；谖覈娏εc照明電價的不同，在供配電系統設計時還需將電力與照明分開配電，又鑒于正常工作與事故情況下的不同要求，所以又將電力與照明配電系統分為正常與事故系統。因此，在實際設計中，需將電力與照明系統劃分為正常電力、事故電力、正常照明、事故照明，根據其特點不同分開進行設計，以保證供配電設計的安全性。

2煤礦供配電系統節能設計措施

在對煤礦供配電系統進行整體規劃設計時應當充分考慮到整個礦井的負荷容量、電源線路型號及路徑的選擇、地面最高電壓及下井高壓電壓等級的確定、高低壓供配電系統功率因素的補償方案、變壓機和電動機等機電設備的選擇等幾個方面，應使整個礦井供電系統安全可靠、經濟合理，確保電能利用效率的最大化。下面從不同方面詳細論述。

2.1電源線路及供電電壓等級的設計

設計礦井供電線路時，不僅需要根據負荷情況考慮供電的安全性還應當充分考慮系統的節能因素，經濟性和安全性均應能保證。例如若選擇電纜截面過小，將會產生較大的壓降，影響到礦井整個供電系統的安全性和可靠性，嚴重時甚至會造成全礦井停電，帶來巨大的經濟損失和人員傷亡。若選擇的電纜截面過大，雖然達到了安全供電和節能的目的，但是會增加礦井建設的投資成本，在經濟方面造成負擔。所以在礦井供電線路設計時應當充分考慮節能、經濟和安全多方面的因素。

在選擇礦井進線高壓電壓等級時，應當根據當地供電部門情況，在礦井年產量較大、用電設備較多的礦井，盡量選擇距離較近電壓等級較高的供電方案。目前煤礦企業一般采用35 kV或110 kV作為礦井進線電壓等級。兩回線路分別引自不同區域的上級變電所。在一般小型礦井中，年產量較低、用電設備較少，可采取10 kV電壓等級作為礦井總進線電壓，兩回線路分別引自不同區域的上級變電所10 kV側或同一變電所的不同母線段，并且盡量采取10 kV高壓下井。

2.2提高供配電系統的功率因數

在電能的輸送過程中存在著相當大部分的損耗，其中主要由傳輸用功功率引起的線路損耗和傳輸無功功率引起的損耗這兩部分組成。有功功率在線路中傳輸是必然的，造成的損耗也在所難免，是為了滿足機電設備工作的需要。但是無功功率在線路中傳輸則是一種沒有意義的浪費，在供配電系統設計時應充分考慮到系統中存在的無功功率，并采取相應的措施補償系統中的無功功率，提高供電系統的功率因數達到節能的目的。

在煤礦企業中，尤其是井下存在大量的異步電動機，這些機械設備的功率因素都相對較低，有的甚至可以達到0.6或更低，這就要求在井下大功率機電設備附近采取就地無功補償提高系統功率因數的方式。在選擇計算補償容量時應仔細核算，既不能過補償又不能欠補償。過補償過多會無形中增加補償設備的投資。欠補償的話則達不到完全補償的目的，功率因素還是達不到0.9以上的標準。在實際設計過程中應能保證無功補償后，供電系統功率因素達到0.95左右。煤礦供電系統應當采取高壓集中補償和低壓就地補償相結合的形式，以達到最佳補償效果。

2.3合理選擇變壓器和電動機功率型號

在煤礦供配電系統中變壓器是最常用的機電設備，運行時間長，負荷變化大，在現代煤礦企業很多為了達到設備通用的目的長期存在著“大馬套小車”的現象，井下變壓器的負荷率有的只有 50%，甚至更低。在另一方面由于礦方為了減少設備投資，現在井下很多地方還沿用國家禁止或將要禁止的淘汰型設備，這些設備一般都具有高耗能的特點。這就要求在煤礦供電系統設計選擇變壓器和電動機時應當在充分考慮到設備的負荷，盡量使變壓器長期運行在負荷率75%左右的狀態日。選擇型號時優先選擇低耗能的變壓器，提高電能的利用率，參考型號S10或S11。在選擇電動機時，尤其是經常開啟/停止的大功率電動機一定要選擇合適的啟動方式，實踐證明采用變頻調速電動機可以大量節約電能。

2.4低壓電器及照明設備的選擇

作為使用數量多、而積廣的基礎性元件，其總的用電量是十分可觀的;在進行低壓電器的節能設計中，應該采用成熟有效的節能型低壓電器。另外，在保證照明系統的作業視覺要求和照明質量的前提下，在設計上應該盡可能的減少照明系統中的光能損失。要對單位面積上燈具的安裝功率進行控制，通常情況下，在滿足照明質量的前提下，可以優先選擇熒光燈以及緊湊型熒光燈，其發光效率更高;而在高大的車間和廠房以及室外中則應該采用高壓鈉燈。另外，要不斷推廣使用一些低耗性優的附件，如:電子鎮流器、節能型電感鎮流器以及電子觸發器等。在公共建筑場所，熒光燈還可以使用無功補償的燈具。除此之外，還可以從改進燈具控制力一式的角度出發，依據照明的實際特點，適當增加照明開關點等。

3.加強煤礦企業供配電節能管理

在現代煤礦企業中，隨著礦井采區的不斷開拓，供電距離不斷延伸，井下在用機電設備數量和負荷也不斷增多。在實際生產中由于井下機電設備并不是由一個單位負責使用管理，造成井下供配電設備管理相對混亂，無法統計單位耗能量，因此不能實行指標考核辦法。一些使用單位缺乏節能措施，機電設備空轉及照明燈具長明的現象時有發生，造成能源大量浪費。為了節約電能，現代礦井應當充分利用先進技術，建立起一套完整的電力監控系統。實時掌握地面及井下大型用電設備的運轉及耗能情況，并定期制作報表和參數曲線，分析整個礦井的用電量。根據一段時間內的觀察制定出相應的措施，合理利用電能，同時還應加強職工管理和思想教育，樹立節約用電的理念。

4.結束語

電能是煤礦企業的主要能源，電費也占煤礦經濟成本的很大部分，在進行煤礦供配電系統設計時，注重電能節約技術措施的應用，對提高能源的利用率降低企業成本起到很重要的作用。

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