電磁節(jié)電技術(shù)在煤礦變壓器供電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

楊 健

（山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司寺河礦， 山西 晉城 048204）

引言

煤礦開采需要消耗較大的電能，因此要優(yōu)化節(jié)能，給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。在變壓器供電系統(tǒng)中引入電磁節(jié)能技術(shù)，不僅可以起到節(jié)能的效果，而且可以極大地優(yōu)化煤礦企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此以晉煤集團(tuán)某礦為例子，分析煤礦地面變壓器供電系統(tǒng)電磁節(jié)電技術(shù)[1]。

1 礦區(qū)變壓器常見故障及電磁節(jié)電技術(shù)原理

1.1 礦區(qū)變壓器常見故障

1）變壓器出現(xiàn)局部過熱的現(xiàn)象。主要是由發(fā)熱與散熱失控導(dǎo)致。當(dāng)變壓器在工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱能，由于不能及時(shí)通過絕緣油釋放，最終導(dǎo)致發(fā)熱[2]。

2）局部出現(xiàn)放電現(xiàn)象。假如變壓器位置的功率值大于絕緣層所能承擔(dān)的電壓，那么將會(huì)導(dǎo)致絕緣層損壞，最終出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象。

3）出現(xiàn)絕緣老化的現(xiàn)象。假如絕緣層出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，那么體積電阻率將會(huì)逐漸變小，最終可能引發(fā)變壓器中的金屬設(shè)備出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象[3]。

1.2 電磁節(jié)電技術(shù)原理

電磁節(jié)電技術(shù)主要是指能夠?qū)ο到y(tǒng)負(fù)載進(jìn)行檢測(cè)，與此同時(shí)電磁調(diào)控原理控制變壓器系統(tǒng)輸出功率，這樣能夠有效地實(shí)現(xiàn)電壓匹配的作用。該系統(tǒng)不僅可以優(yōu)化電源電壓，而且能夠降低系統(tǒng)能耗。同時(shí)使得三相電壓達(dá)到平衡。最終可以極大地優(yōu)化系統(tǒng)用電功率，同時(shí)可以達(dá)到節(jié)能的目的。通過調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，在變壓器電力輸送過程中使用電磁節(jié)能技術(shù)將能耗損失降低10%，因此極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值[4]。

2 該礦區(qū)地面變壓器用電系統(tǒng)的分析

2.1 該礦區(qū)地面變壓器的統(tǒng)計(jì)

依據(jù)礦區(qū)工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)地面變壓器可以分為如下幾種，如表1所示。

表1 該煤礦地面變壓器情況統(tǒng)計(jì)表

2.2 電網(wǎng)電能質(zhì)量的分析

由于在電力系統(tǒng)中增設(shè)一些大功率以及非線性的元件，這樣嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此影響電網(wǎng)電能的使用情況。比如由于電網(wǎng)負(fù)載不斷發(fā)生變換，將會(huì)在電網(wǎng)中出現(xiàn)一些電壓干擾以及相應(yīng)的尖峰干擾等，從而增加不必要的電能損耗以及相應(yīng)的電能功率下降等。此外，在實(shí)施電力輸送的過程中，為了能夠有效地避免由于電能損耗以及出現(xiàn)的尖峰效應(yīng)，而導(dǎo)致出現(xiàn)的低電壓現(xiàn)象，雖然采取高壓松動(dòng)的方式，即便能夠滿足用戶的需要，還是會(huì)引起供電設(shè)備的過熱，引起不必要的能量消耗[5]。

此外，從負(fù)載容量的角度來講，單位負(fù)載會(huì)相對(duì)較大，這樣會(huì)導(dǎo)致電量降低，同時(shí)產(chǎn)生一定的能耗，對(duì)變壓器以及各種電容器造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。比如可以產(chǎn)生大量的諧波，嚴(yán)重削弱了變壓器的使用壽命等。

3 該礦區(qū)電磁節(jié)電改造方案

對(duì)于職工公寓用電設(shè)備而言，通常大功率非線性用電設(shè)備相對(duì)較少，由此其并不需要相應(yīng)的改建。通過調(diào)查礦區(qū)工廠變壓器發(fā)現(xiàn)，大都是采用大功率的非線性用電設(shè)備，因此需要對(duì)其進(jìn)行改造，并且可以節(jié)約大量的電能，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

在實(shí)施節(jié)能改造方案時(shí)，以1臺(tái)1 600 kVA變壓器為例進(jìn)行說明。具體如下，選用的設(shè)備為1臺(tái)1 600 kVA變壓器，對(duì)應(yīng)的型號(hào)選用SCB9-1600/6，其額定容量為1 600 kVA，額定電壓為6 kV/400 V，相應(yīng)的額定電流達(dá)到2 309.5 A，實(shí)際工作電壓、電流分別可以達(dá)到400 V，1 280 A。具體節(jié)能方案如下：可以在變壓器的一端設(shè)置串聯(lián)安裝一個(gè)與變壓器相應(yīng)的功率的電磁節(jié)能閥。計(jì)算公式如下：電磁節(jié)能改造系統(tǒng)相應(yīng)的功率能耗式中，UI表示相應(yīng)的改造前線路電壓，數(shù)值可以取值為400 V；II為表示相應(yīng)的電流，數(shù)值可以取值為1 280 A。

經(jīng)過在改造之后的電磁節(jié)能工作電壓達(dá)到380V，相應(yīng)的工作電流范圍下降10%～15%。改造之后的負(fù)載能耗計(jì)算公式如下所示式中，U2表示相應(yīng)的改造后電壓，數(shù)值可以取值為380 V；I2表示相應(yīng)的改造后電流[6]，數(shù)值可以取值為1 148 A。

通過上式可以看出，經(jīng)過改造之后負(fù)載節(jié)電率為：（P1I-P2I）/P1I=（887-751）/885=13.9%。

4 結(jié)語

改造變電系統(tǒng)時(shí)植入電磁節(jié)能技術(shù)，不僅可以消除變壓器供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)沉余量，而且能夠提高線路的運(yùn)行效率，同時(shí)可以有效地保證供電質(zhì)量，以及降低經(jīng)濟(jì)成本。另外，能夠優(yōu)化設(shè)備的使用壽命，減少維修次數(shù)和維修費(fèi)用，從而可極大地提高經(jīng)濟(jì)效益。