煤礦供配電系統的綠色節能設計方法探討

李紅兵

摘 要：供配電系統的使用，是為了滿足煤礦開采中的基本電力需求。在經濟大環境的促進下，煤礦企業得以高速發展，開采規模擴大的同時，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結構，提出煤礦供配電系統的綠色節能設計理念及具體設計方法，以推進煤礦企業長期穩定發展。

關鍵詞：煤礦;供配電系統;綠色節能

文章編號：2095-4085（2020）09-0034-02

電能為煤礦開采過程中所應用的動力能源提供支持，占據關鍵性地位，需求量較高。通常情況下，煤礦開采過程中消耗的電能占據總耗能的一半以上。綠色節能思想已深入人心，煤礦企業有必要優化調試供配電系統，應用行之有效的設計方法，盡量降低能耗的同時，提高自身經濟效益。

1 煤礦供配電系統結構分析

現階段，我國大部分煤礦項目應用不同電壓的用電設備，并對應配備級別各異的供電系統。也因此會出現礦山內部存有多種不同類型供電與配電設施的情況，煤礦供配電系統情況愈加復雜。具體表現為以下兩方面。

一方面，分區供電。煤礦開采場地一般劃分為生活區與開采區，對電能的需求量有所不同，為保證用電安全并節約電能，采取分區供電的形式。分變電所設置在煤礦生產與生活區中，而主變電所和采區變電所位于礦井下，也因此表現出煤礦供電系統的復雜性;另一方面，分區供電的方式為供配電線路架設增加了難度，需要保證線路架設的可靠性與安全性，保證供配電系統始終正常運行，電力線路設計更為復雜。

2 煤礦供配電系統的綠色節能設計方法

基于綠色環保概念，提出煤礦供配電系統的綠色節能理念，符合現代煤礦行業的發展需求。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受到關注。通過綠色節能設計，能夠減低煤礦開采中的電能消耗，提高供配電系統的利用效率，同時可推進我國生態文明建設進程。

2.1 對供電電壓與電源線路的節能設計

為進一步確保煤礦開采過程中用電的穩定性與安全性，需要在設計供配電系統時，針對電壓與電源線路方面嚴格保證設計的科學性與合理性[1]。為維持供電過程的安全性，應考慮電能的實際負荷情況，在此基礎上，才能夠調動技術力量，通過科學設計最大化發揮供電系統的節能功效，實現經濟效益與安全性有機融合。

在架設電源線路時，可根據實際用電需求，綜合考慮所選用電纜線路的橫截面積。對于小型煤礦場地，可根據實際用電需求，選擇橫截面較小的電纜進行架設，能夠降低配電線路建設成本的同時，更能保證經濟性。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定性與安全性，以及后期故障檢修成本問題，應選擇更大橫截面積的電纜線路。此時盡管投入成本增加，但長遠考慮更符合綠色節能的設計要求，最大化發揮設計的經濟性與節能性。

電井電壓的選擇也是供配電系統中綠色節能設計的重要部分，通常情況下，其直接影響供配電系統的穩定性與持續運行狀態。因此電壓的設計應充分結合煤礦開采對電能的實際需求量再進行架設。選擇等級較高的電壓，可滿足大型煤礦用電需求的同時，保障用電的穩定性與安全性，在回路線的設計上，盡量從不同區域變電引入，以達到節約電能的目的。

2.2 嚴格篩選供配電設備資源

煤礦供配電系統由不同類型的供電設備組成，因此供電設備的質量與性能直接影響系統的穩定性與節能性。在供配電系統的設計中，應重視對供電設備的嚴格控制，保證其滿足實際用電需求。煤礦供電設備主要包括以下幾種。

一是發電機。異步發電機是煤礦生產活動中常見設備，具有供電功率較大、工作效率較高、空載功率較低等特點[2]。在煤礦供配電系統中，發電機占據系統中無功功率的主要部分，即超過70%。因此在發電機的設計上，為達到綠色節能的目的，應以滿負荷為標準，找到發電機容量大小與實際用電需求之間的契合點。

二是變壓器。秉承綠色節能理念選擇供電設備，應首要考慮損耗節能型變壓器，以及能夠調節電壓波動的變壓器。實際型號的選擇同樣需要結合煤礦實際用電需求，以實現節能的同時，提升整體供電質量。

三是照明設備與其他設備。在選擇設備時的第一標準就是保證設備的質量符合相關標準，并能夠保障配電系統整體運行安全。針對照明設備，為實現節能目的，可在滿足照明標準的基礎上盡量減少單位面積中燈具的使用數量，并匹配相適應的特定功率控制設備。可以選擇熒光燈、高壓鈉燈等。

2.3 重視提升供配電系統的功率因數

供配電系統中的功率因數的增加，利于在系統運行期間控制電能的損耗[2]。在保證變壓器以及電動機等設備規范性操控的基礎上，積極引入靜電電容器，與其同步運行，可在運行過程中進行無功補償，直至內部電流傳輸功率損耗逐漸降低為止，符合綠色節能理念。此外，通過高壓集中補償、低壓分散補償并合理安置電容器組的方式，可在短時間內提升供配電系統中的內部功率因數，進而改善整體系統運行的實效性。在低壓分配補償環節中，應注意對配電室內部電容器進行分組配置，以此最大化發揮分散補償功效，更好達到降低能耗的效果。

2.4 立足于整體合理化設計配電線路

考慮到煤礦供配電系統的綠色節能要求，需要集合煤礦場地實際生產狀況，以保證電路結構設計的科學性與合理性。可通過適當縮減線路的長度，控制電路輸送期間的損耗，保證協調性;可通過適當減少電阻率的方式，深入貫徹節能指標，選擇更合適的導線;可通過設計直線型的電路，優化供電效率，減少電能損耗。可根據季節性等實際情況，設計調整合適的路線形式，輔助煤礦企業實現綠色節能的目標。與此同時，還需要煤礦企業加強對現場的監督管理力度，構建可靠合理的電力監控系統，增強節能工作的管控力度，多方面、細致性把握地面以及井下的用電耗能動態，便于及時優化電能供應方式，做到針對性節約電能。

3 結 語

煤礦供配電系統的綠色節能設計，不僅能夠降低電能能耗起到節約能源的作用，還能夠保證煤礦用電的穩定性與安全性，同時可降低煤礦開采成本，對煤礦企業而言，促進其可持續性發展并達到雙贏的局面。因此需要煤礦企業重視供配電系統的設計工作，最大化發揮節能設計的價值。

參考文獻：

[1]李新旺.煤礦井下供電節能線路設計與設備選型研究[J].內蒙古煤炭經濟，2019，（16）：55，57.

[2]王丹.煤礦供配電系統節能降耗措施[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（8）：28-29.