煤礦供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的節(jié)能措施

暴澍盛，鹿利燕

1.太原市明仕達(dá)煤炭設(shè)計(jì)有限公司，山西太原 030001

2.山西金甌土地礦產(chǎn)咨詢(xún)服務(wù)有限公司， 山西太原 030002

0 引言

統(tǒng)計(jì)資料表明，電網(wǎng)的損耗約占總發(fā)電率的5%左右，降低供配電環(huán)節(jié)的電能損耗意義重大，有助于實(shí)現(xiàn)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%的宏觀能效目標(biāo)。

1 供配電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的節(jié)能措施

1.1 供電電壓等級(jí)和線路設(shè)計(jì)

大截面導(dǎo)線電纜，雖可達(dá)到節(jié)能目的，但無(wú)疑會(huì)增加投資，而小截面勢(shì)必影響線路可靠運(yùn)行，給安全生產(chǎn)帶來(lái)危害和隱患，線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以減少線路損耗為原則。電流通過(guò)配電線路時(shí)產(chǎn)生功率損耗，在具體工程中，線路上的電流通常維持不變，要減少線損就只能盡量減少線路電阻，因?yàn)榫€路電阻R 在通過(guò)電流不變時(shí)，線路長(zhǎng)度越長(zhǎng)則電阻值越大，所造成的電能損耗也越大，所以應(yīng)盡量選用電阻率較小的導(dǎo)線以減小電阻值，如盡量采用銅芯導(dǎo)線，其次考慮使用鋁線，且盡力縮減導(dǎo)線長(zhǎng)度，盡量敷設(shè)直線避免線纜轉(zhuǎn)彎。在低壓配電中，盡可能不走或少走回頭路。變電所盡量靠近負(fù)荷中心，以減少供電半徑。對(duì)于較長(zhǎng)的線路，在滿(mǎn)足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時(shí)加大一級(jí)線截面。另外，可將某些季節(jié)性負(fù)荷的線路，用作常年使用的供電線路，以減少線路和電阻，使同樣大的干線截面?zhèn)鬏斴^小的電流，從而減小線路損耗。

1.2 合理選用變壓器和電動(dòng)機(jī)

變壓器作為電壓變換設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，10kV和35kV等級(jí)的變壓器使用尤為廣泛。由于使用量大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，變壓器在選擇和使用上存在著巨大的節(jié)能空間。選擇變壓器時(shí)，應(yīng)選用S 系列或S10 系列、S11等系列低損耗節(jié)能型變壓器。對(duì)于電壓波動(dòng)較大，為改善電能質(zhì)量，可采用有載調(diào)壓電力變壓器。

異步電動(dòng)機(jī)是最常用的工業(yè)電動(dòng)機(jī)，其主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為效率和功率因數(shù)，兩者密切相關(guān)，在改善異步電動(dòng)機(jī)效率的同時(shí)也改善了功率因數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)引起的無(wú)功功率約占總無(wú)功功率的3/4以上。在異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)功率因數(shù)只有0.2～0.3，滿(mǎn)載時(shí)功率因數(shù)可達(dá)0.85～0.89。設(shè)計(jì)時(shí)要正確選擇容量，容量不能過(guò)大，應(yīng)盡可使其能滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。一般異步電動(dòng)機(jī)的額定功率和功率因數(shù)按負(fù)荷系數(shù)在75%～100%范圍內(nèi)設(shè)計(jì)，故電動(dòng)機(jī)額定輸出功率應(yīng)選擇為負(fù)荷功率的1.10～1.15 倍為宜。工程實(shí)踐中，電動(dòng)機(jī)通常已由專(zhuān)業(yè)設(shè)備配套供給，節(jié)能措施必須盡可能的在運(yùn)行中貫徹，減少電動(dòng)機(jī)輕載和空載運(yùn)行，采用變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)，使其在負(fù)載率變化時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使其與負(fù)載變化相適應(yīng)，以提高電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)的效率達(dá)到節(jié)約電能的目的。

1.3 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

提高功率因數(shù)，可以減少線路無(wú)功功率的損耗達(dá)到節(jié)能的目的。輸電線路損耗包括線路傳輸有功功率引起的線損和傳輸無(wú)功功率引起的線損。傳輸有功功率是為了滿(mǎn)足設(shè)備功能所必須的，是不變的。而在供配電系統(tǒng)中的某些用電設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、變壓器、燈具的鎮(zhèn)流器等都具有電感性，會(huì)產(chǎn)生滯后的無(wú)功電流，它要從系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備末端，無(wú)形中又增加了線路的功率損耗，這部分損耗是可以避免的?？赏ㄟ^(guò)減少用電設(shè)備無(wú)功損耗，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，盡可能采用功率因數(shù)高的用電設(shè)備，如同步電動(dòng)機(jī)等，電感性用電設(shè)備可選用有補(bǔ)償電容器的用電設(shè)備，如采用配有電容補(bǔ)償?shù)臒晒鉄舻取４送?，還可用靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。電容器可產(chǎn)生超前無(wú)功電流以抵消用電設(shè)備的滯后無(wú)功電流，從而提高功率因數(shù)。同時(shí)減少整體無(wú)功電流在具體設(shè)計(jì)時(shí)可采用高壓集中補(bǔ)償、低壓分散補(bǔ)償和低壓成組補(bǔ)償?shù)确绞?，可根?jù)實(shí)際情況選擇補(bǔ)償方式。

1.4 低壓電器和照明器件的選擇。

低壓電器是量大面廣的基礎(chǔ)元件，就每只低壓電器而言，所消耗的電能并不大，但總的用量大，在設(shè)計(jì)中可采用成熟、有效、可靠的節(jié)能型低壓電器。照明節(jié)能設(shè)計(jì)要在保證不降低作業(yè)面視覺(jué)要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，最大限度的利用光能。要有效地控制單位面積燈具安裝功率，在滿(mǎn)足照明質(zhì)量的前提下一般房間應(yīng)優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈及緊湊型熒光燈，高大車(chē)間、廠房及室外照明等宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。此外，要推廣使用電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等低耗性?xún)?yōu)的附件，公共建筑場(chǎng)所內(nèi)的熒光燈可選用帶有無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒艟?，緊湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮(zhèn)流器，氣體放電燈宜采用電子觸發(fā)器等。另外，可改進(jìn)燈具控制方式，根據(jù)照明使用特點(diǎn)采取分區(qū)控制燈或適當(dāng)增加照明開(kāi)關(guān)點(diǎn)。

2 加強(qiáng)煤礦供配電節(jié)能管理

電能消耗是煤礦企業(yè)主要的能源消耗，占生產(chǎn)成本比重較大。傳統(tǒng)礦井因井下條件復(fù)雜，每個(gè)配電點(diǎn)下使用成員單位多，設(shè)備落后，無(wú)法分辨耗能單位的實(shí)際耗電量，無(wú)法進(jìn)行指標(biāo)考核。無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)備空轉(zhuǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也無(wú)法判別設(shè)備何時(shí)負(fù)載運(yùn)行，設(shè)備空轉(zhuǎn)現(xiàn)象無(wú)法控制，節(jié)能控制落不到實(shí)處，電能浪費(fèi)嚴(yán)重?，F(xiàn)代煤礦要建立先進(jìn)的電力監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)計(jì)量管理，監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)的電氣運(yùn)行參數(shù)、曲線，記錄供電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程，監(jiān)測(cè)異常運(yùn)行參數(shù)，自動(dòng)判別報(bào)警，杜絕設(shè)備帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提高設(shè)備運(yùn)行效率。建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全礦總用電功率、最大需量，地面變電所母線電壓、變壓器負(fù)載率等的實(shí)時(shí)顯示，以及三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、電量等監(jiān)測(cè)參數(shù)的動(dòng)態(tài)顯示和統(tǒng)計(jì)，使得全礦、任一單位、任一監(jiān)測(cè)點(diǎn)都可按賦予條件追溯查詢(xún)?nèi)我粫r(shí)段電參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)表。

[1]王凱.淺談利用科技手段實(shí)現(xiàn)煤礦供配電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].煤炭經(jīng)濟(jì)研究，2010(3).

[2]張遠(yuǎn)志，史蘇安.大型礦井供配電全數(shù)字化技術(shù)改造[J].煤炭技術(shù)，2008(5).

[3]張繼雄.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)選型中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2005(2).