煤礦供配電系統設計的節能措施

暴澍盛，鹿利燕

1.太原市明仕達煤炭設計有限公司，山西太原 030001

2.山西金甌土地礦產咨詢服務有限公司， 山西太原 030002

0 引言

統計資料表明，電網的損耗約占總發電率的5%左右，降低供配電環節的電能損耗意義重大，有助于實現單位國內生產總值能源消耗降低20%的宏觀能效目標。

1 供配電系統總體設計的節能措施

1.1 供電電壓等級和線路設計

大截面導線電纜，雖可達到節能目的，但無疑會增加投資，而小截面勢必影響線路可靠運行，給安全生產帶來危害和隱患，線路設計時應遵循以減少線路損耗為原則。電流通過配電線路時產生功率損耗，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，因為線路電阻R 在通過電流不變時，線路長度越長則電阻值越大，所造成的電能損耗也越大，所以應盡量選用電阻率較小的導線以減小電阻值，如盡量采用銅芯導線，其次考慮使用鋁線，且盡力縮減導線長度，盡量敷設直線避免線纜轉彎。在低壓配電中，盡可能不走或少走回頭路。變電所盡量靠近負荷中心，以減少供電半徑。對于較長的線路，在滿足載流量、熱穩定、保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。另外，可將某些季節性負荷的線路，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傳輸較小的電流，從而減小線路損耗。

1.2 合理選用變壓器和電動機

變壓器作為電壓變換設備，廣泛應用于電力系統，10kV和35kV等級的變壓器使用尤為廣泛。由于使用量大，運行時間長，變壓器在選擇和使用上存在著巨大的節能空間。選擇變壓器時，應選用S 系列或S10 系列、S11等系列低損耗節能型變壓器。對于電壓波動較大，為改善電能質量，可采用有載調壓電力變壓器。

異步電動機是最常用的工業電動機，其主要經濟指標為效率和功率因數，兩者密切相關，在改善異步電動機效率的同時也改善了功率因數。異步電動機引起的無功功率約占總無功功率的3/4以上。在異步電動機空載時功率因數只有0.2～0.3，滿載時功率因數可達0.85～0.89。設計時要正確選擇容量，容量不能過大，應盡可使其能滿負荷運行。一般異步電動機的額定功率和功率因數按負荷系數在75%～100%范圍內設計，故電動機額定輸出功率應選擇為負荷功率的1.10～1.15 倍為宜。工程實踐中，電動機通常已由專業設備配套供給，節能措施必須盡可能的在運行中貫徹，減少電動機輕載和空載運行，采用變頻調速控制電動機，使其在負載率變化時自動調節轉速使其與負載變化相適應，以提高電動機輕載時的效率達到節約電能的目的。

1.3 提高供配電系統的功率因數

提高功率因數，可以減少線路無功功率的損耗達到節能的目的。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功功率引起的線損。傳輸有功功率是為了滿足設備功能所必須的，是不變的。而在供配電系統中的某些用電設備如電動機、變壓器、燈具的鎮流器等都具有電感性，會產生滯后的無功電流，它要從系統中經過高低壓線路傳輸到用電設備末端，無形中又增加了線路的功率損耗，這部分損耗是可以避免的。可通過減少用電設備無功損耗，提高用電設備的功率因數來實現，盡可能采用功率因數高的用電設備，如同步電動機等，電感性用電設備可選用有補償電容器的用電設備，如采用配有電容補償的熒光燈等。此外，還可用靜電電容器進行無功補償。電容器可產生超前無功電流以抵消用電設備的滯后無功電流，從而提高功率因數。同時減少整體無功電流在具體設計時可采用高壓集中補償、低壓分散補償和低壓成組補償等方式，可根據實際情況選擇補償方式。

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，在設計中可采用成熟、有效、可靠的節能型低壓電器。照明節能設計要在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下，力求減少照明系統中光能的損失，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，在滿足照明質量的前提下一般房間應優先采用高效發光的熒光燈及緊湊型熒光燈，高大車間、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，要推廣使用電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等低耗性優的附件，公共建筑場所內的熒光燈可選用帶有無功補償的燈具，緊湊型熒光燈優先選用電子鎮流器，氣體放電燈宜采用電子觸發器等。另外，可改進燈具控制方式，根據照明使用特點采取分區控制燈或適當增加照明開關點。

2 加強煤礦供配電節能管理

電能消耗是煤礦企業主要的能源消耗，占生產成本比重較大。傳統礦井因井下條件復雜，每個配電點下使用成員單位多，設備落后，無法分辨耗能單位的實際耗電量，無法進行指標考核。無法實現設備空轉的實時監控，也無法判別設備何時負載運行，設備空轉現象無法控制，節能控制落不到實處，電能浪費嚴重。現代煤礦要建立先進的電力監測管理系統實現科學計量管理，監測供電系統的電氣運行參數、曲線，記錄供電系統運行過程，監測異常運行參數，自動判別報警，杜絕設備帶病運轉，監控設備運行狀態，提高設備運行效率。建立監測數據管理系統，實現全礦總用電功率、最大需量，地面變電所母線電壓、變壓器負載率等的實時顯示，以及三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、電量等監測參數的動態顯示和統計，使得全礦、任一單位、任一監測點都可按賦予條件追溯查詢任一時段電參數的歷史數據表。

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

[3]張繼雄.變電站自動化系統選型中應注意的問題[J].內蒙古電力技術，2005(2).