煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設(shè)計方法探討

李紅兵

摘 要：供配電系統(tǒng)的使用，是為了滿足煤礦開采中的基本電力需求。在經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的促進(jìn)下，煤礦企業(yè)得以高速發(fā)展，開采規(guī)模擴(kuò)大的同時，供電需求隨之提高。為降低能耗，本文通過分析煤礦供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設(shè)計理念及具體設(shè)計方法，以推進(jìn)煤礦企業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦;供配電系統(tǒng);綠色節(jié)能

文章編號：2095-4085（2020）09-0034-02

電能為煤礦開采過程中所應(yīng)用的動力能源提供支持，占據(jù)關(guān)鍵性地位，需求量較高。通常情況下，煤礦開采過程中消耗的電能占據(jù)總耗能的一半以上。綠色節(jié)能思想已深入人心，煤礦企業(yè)有必要優(yōu)化調(diào)試供配電系統(tǒng)，應(yīng)用行之有效的設(shè)計方法，盡量降低能耗的同時，提高自身經(jīng)濟(jì)效益。

1 煤礦供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

現(xiàn)階段，我國大部分煤礦項(xiàng)目應(yīng)用不同電壓的用電設(shè)備，并對應(yīng)配備級別各異的供電系統(tǒng)。也因此會出現(xiàn)礦山內(nèi)部存有多種不同類型供電與配電設(shè)施的情況，煤礦供配電系統(tǒng)情況愈加復(fù)雜。具體表現(xiàn)為以下兩方面。

一方面，分區(qū)供電。煤礦開采場地一般劃分為生活區(qū)與開采區(qū)，對電能的需求量有所不同，為保證用電安全并節(jié)約電能，采取分區(qū)供電的形式。分變電所設(shè)置在煤礦生產(chǎn)與生活區(qū)中，而主變電所和采區(qū)變電所位于礦井下，也因此表現(xiàn)出煤礦供電系統(tǒng)的復(fù)雜性;另一方面，分區(qū)供電的方式為供配電線路架設(shè)增加了難度，需要保證線路架設(shè)的可靠性與安全性，保證供配電系統(tǒng)始終正常運(yùn)行，電力線路設(shè)計更為復(fù)雜。

2 煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設(shè)計方法

基于綠色環(huán)保概念，提出煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能理念，符合現(xiàn)代煤礦行業(yè)的發(fā)展需求。作為煤礦開采過程中需要大量消耗的能源之一，電能能源的消耗問題愈發(fā)受到關(guān)注。通過綠色節(jié)能設(shè)計，能夠減低煤礦開采中的電能消耗，提高供配電系統(tǒng)的利用效率，同時可推進(jìn)我國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程。

2.1 對供電電壓與電源線路的節(jié)能設(shè)計

為進(jìn)一步確保煤礦開采過程中用電的穩(wěn)定性與安全性，需要在設(shè)計供配電系統(tǒng)時，針對電壓與電源線路方面嚴(yán)格保證設(shè)計的科學(xué)性與合理性[1]。為維持供電過程的安全性，應(yīng)考慮電能的實(shí)際負(fù)荷情況，在此基礎(chǔ)上，才能夠調(diào)動技術(shù)力量，通過科學(xué)設(shè)計最大化發(fā)揮供電系統(tǒng)的節(jié)能功效，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與安全性有機(jī)融合。

在架設(shè)電源線路時，可根據(jù)實(shí)際用電需求，綜合考慮所選用電纜線路的橫截面積。對于小型煤礦場地，可根據(jù)實(shí)際用電需求，選擇橫截面較小的電纜進(jìn)行架設(shè)，能夠降低配電線路建設(shè)成本的同時，更能保證經(jīng)濟(jì)性。而對于大、中型煤礦場地，考慮到煤礦開采過程中的用電的穩(wěn)定性與安全性，以及后期故障檢修成本問題，應(yīng)選擇更大橫截面積的電纜線路。此時盡管投入成本增加，但長遠(yuǎn)考慮更符合綠色節(jié)能的設(shè)計要求，最大化發(fā)揮設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性。

電井電壓的選擇也是供配電系統(tǒng)中綠色節(jié)能設(shè)計的重要部分，通常情況下，其直接影響供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。因此電壓的設(shè)計應(yīng)充分結(jié)合煤礦開采對電能的實(shí)際需求量再進(jìn)行架設(shè)。選擇等級較高的電壓，可滿足大型煤礦用電需求的同時，保障用電的穩(wěn)定性與安全性，在回路線的設(shè)計上，盡量從不同區(qū)域變電引入，以達(dá)到節(jié)約電能的目的。

2.2 嚴(yán)格篩選供配電設(shè)備資源

煤礦供配電系統(tǒng)由不同類型的供電設(shè)備組成，因此供電設(shè)備的質(zhì)量與性能直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性與節(jié)能性。在供配電系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)重視對供電設(shè)備的嚴(yán)格控制，保證其滿足實(shí)際用電需求。煤礦供電設(shè)備主要包括以下幾種。

一是發(fā)電機(jī)。異步發(fā)電機(jī)是煤礦生產(chǎn)活動中常見設(shè)備，具有供電功率較大、工作效率較高、空載功率較低等特點(diǎn)[2]。在煤礦供配電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)占據(jù)系統(tǒng)中無功功率的主要部分，即超過70%。因此在發(fā)電機(jī)的設(shè)計上，為達(dá)到綠色節(jié)能的目的，應(yīng)以滿負(fù)荷為標(biāo)準(zhǔn)，找到發(fā)電機(jī)容量大小與實(shí)際用電需求之間的契合點(diǎn)。

二是變壓器。秉承綠色節(jié)能理念選擇供電設(shè)備，應(yīng)首要考慮損耗節(jié)能型變壓器，以及能夠調(diào)節(jié)電壓波動的變壓器。實(shí)際型號的選擇同樣需要結(jié)合煤礦實(shí)際用電需求，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時，提升整體供電質(zhì)量。

三是照明設(shè)備與其他設(shè)備。在選擇設(shè)備時的第一標(biāo)準(zhǔn)就是保證設(shè)備的質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并能夠保障配電系統(tǒng)整體運(yùn)行安全。針對照明設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，可在滿足照明標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上盡量減少單位面積中燈具的使用數(shù)量，并匹配相適應(yīng)的特定功率控制設(shè)備?？梢赃x擇熒光燈、高壓鈉燈等。

2.3 重視提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

供配電系統(tǒng)中的功率因數(shù)的增加，利于在系統(tǒng)運(yùn)行期間控制電能的損耗[2]。在保證變壓器以及電動機(jī)等設(shè)備規(guī)范性操控的基礎(chǔ)上，積極引入靜電電容器，與其同步運(yùn)行，可在運(yùn)行過程中進(jìn)行無功補(bǔ)償，直至內(nèi)部電流傳輸功率損耗逐漸降低為止，符合綠色節(jié)能理念。此外，通過高壓集中補(bǔ)償、低壓分散補(bǔ)償并合理安置電容器組的方式，可在短時間內(nèi)提升供配電系統(tǒng)中的內(nèi)部功率因數(shù)，進(jìn)而改善整體系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)效性。在低壓分配補(bǔ)償環(huán)節(jié)中，應(yīng)注意對配電室內(nèi)部電容器進(jìn)行分組配置，以此最大化發(fā)揮分散補(bǔ)償功效，更好達(dá)到降低能耗的效果。

2.4 立足于整體合理化設(shè)計配電線路

考慮到煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能要求，需要集合煤礦場地實(shí)際生產(chǎn)狀況，以保證電路結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與合理性?？赏ㄟ^適當(dāng)縮減線路的長度，控制電路輸送期間的損耗，保證協(xié)調(diào)性;可通過適當(dāng)減少電阻率的方式，深入貫徹節(jié)能指標(biāo)，選擇更合適的導(dǎo)線;可通過設(shè)計直線型的電路，優(yōu)化供電效率，減少電能損耗?？筛鶕?jù)季節(jié)性等實(shí)際情況，設(shè)計調(diào)整合適的路線形式，輔助煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的目標(biāo)。與此同時，還需要煤礦企業(yè)加強(qiáng)對現(xiàn)場的監(jiān)督管理力度，構(gòu)建可靠合理的電力監(jiān)控系統(tǒng)，增強(qiáng)節(jié)能工作的管控力度，多方面、細(xì)致性把握地面以及井下的用電耗能動態(tài)，便于及時優(yōu)化電能供應(yīng)方式，做到針對性節(jié)約電能。

3 結(jié) 語

煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設(shè)計，不僅能夠降低電能能耗起到節(jié)約能源的作用，還能夠保證煤礦用電的穩(wěn)定性與安全性，同時可降低煤礦開采成本，對煤礦企業(yè)而言，促進(jìn)其可持續(xù)性發(fā)展并達(dá)到雙贏的局面。因此需要煤礦企業(yè)重視供配電系統(tǒng)的設(shè)計工作，最大化發(fā)揮節(jié)能設(shè)計的價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李新旺.煤礦井下供電節(jié)能線路設(shè)計與設(shè)備選型研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2019，（16）：55，57.

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