煤矿供配电的节能设计措施

方岩

摘 要 当前，能源的消耗问题是我国面对的严峻问题之一，面对能源利用率低下的现状，国人一直致力于能源利用效率的提高上。作为一种二次能源，电能已经成为制约煤矿产业发展的重要因素。文章针对煤矿供配电中的节能设计进行研究，在安全可靠的前提下，给出了相应的经济节能措施，并就节能管理问题进行了简要的论述。

关键词 煤矿；供配电；节能设计；节能方法

中图分类号：TD6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0078-01

相关数据表明，在总的发电率中，电网的损耗占据了5%，采取合理措施降低供配电中的电能损耗有着重要的现实意义。在煤矿供配电系统的设计中，为了实现节能，应该从以下几个方面入手：电压等级的选择、线路设计、变压器以及电动机的选择、提高功率因数、科学选择低压电器以及照明设备等。

1 供配电系统设计中的节能方法

1.1 电压等级选择及线路的设计

在供配电中使用截面积较大的导线电缆能够实现节能，但是这种方案同时也增大了投资；而如果使用截面积较小的电缆则会对线路的可靠运行造成影响，从而影响到生产的安全进行。在进行线路设计时，应该遵循减少线路损耗的原则。当配电线路中通过电流时就会产生功耗。具体来讲，通常情况下，线路上的电流是恒定不变的，要想减小损耗，只能尽可能的降低线路的电阻；而线路的电阻与线路长度是成正比的，线路越长，其电阻越大，由此造成的损耗也越大。为了减小线路的电阻，可以选择电阻率小的导线材料，如：铜芯导线、铝线等；其次，应该尽量缩短线路的长度，在线路设计时尽可能的走直线；在低压配电系统设计中，尽可能的少走回头路。变电所在位置选择时尽可能的选择在负荷中心，缩短供电半径。在线路较长的情况下，在载流量、热稳定性等要求满足的基础上，尽可能的选择大一级的线路截面。最后，对于一些具有季节性负荷特点的线路，可以将其看成是常年使用的供电线路，以减少线路电阻。

1.2 变压器和电动机的选择

在变电设备中，变压器是最为关键的设备之一，它在电力系统中有着广泛的应用，具有使用量大、运行时间长等特点。在选择和使用变压器时如果能够做到科学合理，会在很大程度上实现节能。在变压器的选择上，应该尽可能的选择S、S10、S11等系列，它们属于损耗节能型的变压器。当供配电系统中的电压波动较大时，为了实现电能质量的改善，也可以使用有载调压变压器。

在工业电动机中，异步电动机是十分常见的一种，工作效率以及功率因数是其两项重要的经济指标，而这两项指标是紧密联系的，提高其工作效率时，其功率因数也得到了改善；而提高功率因数，其工作效率也会跟着提高。经验表明，对于异步电动机而言，其无功功率在供配电系统无功功率中占有75%以上的比例；其空载功率因数低到0.2～0.3；在满载情况下，其功率因数可以达到0.85～0.89。在具体设计过程中，首先应该正确选择容量，异步电动机的容量不宜过大，其能够满负荷运行即可。

1.3 功率因数的提高

提高系统的功率因数能够实现降耗的目的。就输电线路来说，其线损包括两个方面：一是有功传输过程中的损耗；二是无功传输过程中的损耗。进行有功传输是设备功能的需要，基本上是固定不变的；在供配电系统中，很多设备是呈现感性的，如：电动机、变压器、灯具等，它们在通电后会产生感性无功电流，在传输过程中会造成功率损耗，而这一部分损耗是可以通过技术措施避免的。可以使用静电电容器进行无功补偿，提高功率因数，减少损耗。由于电容器通电后能够产生容性无功电流，从而将运行设备中产生的感性无功电流抵消掉。

另外，还可以采用高压集中补偿、低压分散补偿以及低压成组补偿等方式进行整体无功电流的降低。在高压集中补偿中，主要手段是：在变电所的二次侧母线上，或者是配电变压器的低压母线上集中安装电容器组。这种方式具有安装方便、运行可靠、利用率高等特点；但是这种方式在电气设备不连续运行或者是轻载运行并且没有相应的自动控制装置时会出现过补偿的现象，进而会导致电压的升高，降低电压质量。在低压分散补偿中，主要手段是：在车间的配电室或者是变电所的分路出线上安装电容器分组，实现内部的多组分散补偿。这种方式能够实现与部分负荷变动的同时投切，在负荷较为分散的场合使用十分适宜。这种补偿方式具有：效果好、方式灵活、易于控制等优点。对于煤矿供配电系统而言，常用的无功补偿方式有4种：高压集中补偿、低压分散补偿、低压成组补偿以及可在单台电动机处安装并联电容器。

1.4 低压电器及照明设备的选择

作为使用数量多、面积广的基础性元件，其总的用电量是十分可观的；在进行低压电器的节能设计中，应该采用成熟有效的节能型低压电器。另外，在保证照明系统的作业视觉要求和照明质量的前提下，在设计上应该尽可能的减少照明系统中的光能损失。要对单位面积上灯具的安装功率进行控制，通常情况下，在满足照明质量的前提下，可以优先选择荧光灯以及紧凑型荧光灯，其发光效率更高；而在高大的车间和厂房以及室外中则应该采用高压钠灯。另外，要不断推广使用一些低耗性优的附件，如：电子镇流器、节能型电感镇流器以及电子触发器等。在公共建筑场所，荧光灯还可以使用无功补偿的灯具。除此之外，还可以从改进灯具控制方式的角度出发，依据照明的实际特点，适当增加照明开关点等。

2 煤矿供配电节能管理措施

在传统矿井中，由于井下的工作条件复杂，各个配电点下的使用成员来自不同的单位，配电设备较为落后，较难实现实际耗电量的合理考核。对于设备空转条件下的实时监控也较难实现，这就造成了节能控制无法落到实处，最终导致电能的浪费。因此，对于现代煤矿而言，首先应该建立科学的电力监测管理系统，对电能计量进行科学管理，对供电系统中的各项电气参数和曲线进行监测，并且记录下系统的运行过程，实现运行状态的自动判别和报警。其次，要建立相应的监测数据管理系统，实时显示全矿的总用电量、最大需求量、母线电压等的情况；同时还应该动态统计三相电压和电流、有功和无功、功率因数等参数。

3 结束语

在保证煤矿企业顺利施工的过程中，电能是重要的能源，就当前来看，电能的浪费依然是一个十分普遍的问题，在各个煤矿企业中都存在，这直接制约了煤矿企业的高效发展，提高能源利用率迫在眉睫。本文主要从电压等级的选择、线路设计、变压器以及电动机的选择、提高功率因数、科学选择低压电器以及照明设备等方面对节能设计进行了探讨，最后提出了相应的管理措施。

参考文献

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