煤礦電氣自動化節能設計思路探討

張興強

摘 要：隨著我國工業化建設進程的加快以及工業體系的推進，工業生產過程中對于能源的消耗也在迅速增加，與此同時，也對生態環境造成了嚴重的影響，基于此，我國積極倡導節能減排。在這樣的背景下，節能減排技術大量涌現，并在我國各行各業中得到了廣泛的推廣應用，其中也包括煤礦行業，煤礦是一種不可再生資源，在煤礦行業中應用節能技術顯得更為重要。在煤礦的生產、運行過程中，對電能資源的消耗相對來說較為嚴重。基于此，本篇論文中，筆者主要對煤礦電氣自動化節能設計的思路進行了簡要分析，以供同行參考。

關鍵詞：煤礦；電氣自動化；節能設計；設計思路

我國擁有眾多大型煤礦，這些煤礦對電能的消耗相對來說較為嚴重，在節能環保理念越來越深入人心的當今時代下，如何在煤礦生產、管理以及運行的過程中，實現節能、減排，這不僅是現階段煤礦企業面臨的一大重點問題，也是廣大群眾普遍關注的焦點。電氣自動化節能技術是一種新興的節能技術，為煤礦的節能問題指出了發展方向，加強對煤礦電氣自動化節能設計思路的研究，有重要的意義。

1 煤礦電氣自動化節能設計應當遵循的基本原則

1）經濟性原則。對于一個企業來說，創造經濟效益是其進行生產、經營的最終目標，煤礦企業也不例外。因此，經濟性原則是煤礦電氣自動化節能設計過程中應當遵循的一項最基本的原則，也就是說，不能因為追求節能、減排效果，而盲目開展投資，在倡導節能的同時，也要兼顧回收效益。2）技術性原則。煤礦電氣自動化節能設計過程中，應盡可能多地利用目前最新的技術，以便于事半功倍地實現煤礦節能、減排的目標。如在選擇自動化設備時，也要考慮其技術含量。3）功能性原則。煤礦電氣自動化節能設計過程中，應充分考慮生產用電需求，不能只注重節能，而忽略照明設備的正常功能、生產設備的正常功能。也就是說，必須在滿足煤礦正常生產需求的前提下，才能進行電氣自動化節能設計。

2 煤礦電氣自動化節能設計思路解析

2.1 減少電氣傳輸過程中的電能消耗

為了使煤礦日常生產中對電能這一重要資源所造成的消耗、損耗得到切實有效的降低，就必須降低電氣傳輸過程中所產生的電能消耗問題，實現供電負荷的減少，最終實現總電耗的減少。在電能傳輸中，一般情況下，導線的電阻也會產生一定的電能，從而出現消耗功率的現象，使煤礦生產的供電電流處于不穩定狀態。基于這樣的現象，為了有效減少傳輸過程中的電能消耗、損耗，就要使導線的電阻降低。根據物理學中電阻的公式 R=ρL/S （ρ=電阻率，L=導線長度，S=導線的橫截面積），可以知道，導線的電阻與電阻率和長度成正比，與橫截面積成反比[ 1 ]。基于這樣的原因，為實現導線電阻的有效降低，就可以從導線橫截面積、導線長度、電阻率入手：1）由于導線的電阻與導線橫截面積成反比，因此，要想得到較低的電阻，在對導線進行選擇的時候，應當盡可能地選擇橫截面積相對來說較大的導線；2）由于導線的電阻與導線長度成正比，因此，要想得到較低的電阻，在設計傳輸線路、進行布線時，應當盡可能地利用直線布線方法，避免復雜的、彎曲的線路，最大限度地使導線的長度縮短；3）由于導線的電阻與電阻率成正比，因此，要想得到較低的電阻，在選擇電能傳輸導線時，應當盡量選擇電阻率相對來說較小的導線；4）此外，應盡可能地使供電設備、負荷間的距離縮短，從本質上來說，這也是使導線傳輸長度縮短。

2.2 變壓器的合理選擇

在煤礦的生產過程中，變壓器在電能進行傳輸時承擔著升降電壓、匹配阻抗的作用，基于這樣的原因，為實現煤礦的節能，必須合理選擇變壓器。在選擇變壓器時，需要考慮下面兩點：第一，盡量選擇功率相對來說較小的變壓器，以降低變壓器的傳輸損失、功率損耗；第二，盡量選擇單相自動補償、三相四線制的變壓器，之所以選擇這種變壓器是因為其能夠良好地平衡負荷，從而能夠使電流在電能的傳輸過程中始終保持在平衡狀態，最終實現變壓器電能消耗的降低。

2.3應用無功補償設備

電氣自動化系統之中，主要有有功功率、無功功率兩種功率。在電能的傳輸過程中，無功功率占的比例相對來說比較大，因此，實際進行電氣自動化節能設計的過程中，應選擇無功補償設備，補償無功功率造成的電能消耗。一般情況下，選擇無功補償設備需注意以下幾點：第一，應參照實際運行參數進行合理選擇，與此同時，也要考慮容量、電壓等級、功率因數、供電系統的具體情況等進行來對無功補償設備進行選擇；第二，需要對無功補償設備具有的投切方式進行合理選擇，選擇投切方式的時候，參考無功功率投切參數的物理量進行選擇，不僅適用范圍廣、準確系數高，還可以有效預防倒送、振蕩；第三，參考煤礦供電系統的具體情況進行選擇，選擇無功補償設備時會受到很多因素的影響，如補償位置、負荷情況、補償線路等，以負荷情況為例，負荷情況不同，補償手段也會相應的有所不同，在負荷情況較小時，無功補償設備也要選擇靜態的，在負荷情況較大時，無功補償設備也要選擇動態的，以實際情況為根據進行合理搭配，從而能夠有效降低供電電能損耗[ 2 ]；第四，對無功補償設備進行就地安裝，從而實現就地補償，有效降低了電能消耗，實現了節能。

2.4 選擇有源濾波器

煤礦日常運行過程中，應用了諸多先進的技術，這樣的情況下，電氣設備數量，如變頻器、增整流器等不斷增加，這就導致很多諧波的產生，這些諧波均會在一定程度上損害供電設備，最終使電能傳輸效率、供電設備的可靠性降低，不僅在很大程度上增加了電能損耗，與此同時，也對供電質量造成了嚴重的影響。供電設備處于工作狀態時，產生的諧波還會對電網中的電壓造成影響，造成電流不穩定，最終會對設備的正常運行造成影響[ 3 ]。應用有源濾波器之后，不僅可以起到有效抑制諧波的作用，還有利于補償無功。此外，有源濾波器的濾波功能相對來說比較強，若對有源濾波器進行并聯，能夠消除電流諧波，這就有利于確保安全；若對有源濾波器進行串聯，能夠消除電壓諧波。基于這樣的原因，有源濾波器的使用，不僅能夠有效降低電網系統的運行風險，還可以消除諧波所造成的危害，也有利于改善電網系統的運行環境，確保供電設備安全。

2.5 選擇應用高效光源

在煤礦之中的生產過程中，各種廠房、車間以及礦井下的巷道均需應用眾多照明裝置。基于此，煤礦電氣自動化節能設計過程中，需要加強在照明裝置方面的節能設計。應用有節能效果的照明燈，既可以有效實現節能目的，還有利于提高員工的節能意識。而在煤礦生產過程中，使用高效光源這種新型的節能照明產品，是一個有效方法，相比較于普通光源，高效光源具有耐用、亮度高等一系列優點，可以對煤礦照明裝置的節能設計起到非常大的幫助。[ 4 ]

3 結語

綜上所述，在節能環保理念越來越深入人心的當今時代下，加強對煤礦電氣自動化節能設計的研究具有重要的意義。本人認為煤礦電氣自動化節能設計的思路主要包括減少電氣傳輸過程中的電能消耗，合理選擇變壓器，應用無功補償設備、有源濾波器以及高效光源等。

參考文獻：

[1] 崔麗江.煤礦電氣自動化節能設計思路解析[J].山西煤炭管理干部學院學報，2015，03：43-45.

[2]曹亞紅.煤礦電氣設備節能技術探究[J].能源與節能，2016，01：92-93.

[3] 許澤.煤礦電氣自動化控制系統的優化設計思路[J].現代制造技術與裝備，2016，04：160+175.

[4] 沙春，羅霽.電氣自動化結構與煤礦建筑設計解析[J].煤炭技術，2013，11：156-157.