煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設計方法探討

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)濟大環(huán)境的促進下，煤礦企業(yè)得以高速發(fā)展，開采規(guī)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(tǒng)結構，提出煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設計理念及具體設計方法，以推進煤礦企業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展。

關鍵詞：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用的動力能源提供支持，占據(jù)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(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)，應用行之有效的設計方法，盡量降低能耗的同時，提高自身經(jīng)濟效益。

1 煤礦供配電系統(tǒng)結構分析

現(xiàn)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(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施的情況，煤礦供配電系統(tǒng)情況愈加復雜。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)的復雜性;另一方面，分區(qū)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(tǒng)始終正常運行，電力線路設計更為復雜。

2 煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設計方法

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)受到關注。通過綠色節(jié)能設計，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，同時可推進我國生態(tài)文明建設進程。

2.1 對供電電壓與電源線路的節(jié)能設計

為進一步確保煤礦開采過程中用電的穩(wěn)定性與安全性，需要在設計供配電系統(tǒng)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(diào)動技術力量，通過科學設計最大化發(fā)揮供電系統(tǒng)的節(jié)能功效，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與安全性有機融合。

在架設電源線路時，可根據(jù)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(jù)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(jīng)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(wěn)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(jié)能的設計要求，最大化發(fā)揮設計的經(jīng)濟性與節(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)運行狀態(tài)。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(wěn)定性與安全性，在回路線的設計上，盡量從不同區(qū)域變電引入，以達到節(jié)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(tǒng)由不同類型的供電設備組成，因此供電設備的質(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(fā)電機。異步發(fā)電機是煤礦生產(chǎn)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(tǒng)中，發(fā)電機占據(jù)系統(tǒng)中無功功率的主要部分，即超過70%。因此在發(fā)電機的設計上，為達到綠色節(jié)能的目的，應以滿負荷為標準，找到發(fā)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(jié)能理念選擇供電設備，應首要考慮損耗節(jié)能型變壓器，以及能夠調(diào)節(jié)電壓波動的變壓器。實際型號的選擇同樣需要結合煤礦實際用電需求，以實現(xiàn)節(jié)能的同時，提升整體供電質(zhì)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(zhì)量符合相關標準，并能夠保障配電系統(tǒng)整體運行安全。針對照明設備，為實現(xiàn)節(jié)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(shù)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(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(guī)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(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(nèi)提升供配電系統(tǒng)中的內(nèi)部功率因數(shù)，進而改善整體系統(tǒng)運行的實效性。在低壓分配補償環(huán)節(jié)中，應注意對配電室內(nèi)部電容器進行分組配置，以此最大化發(fā)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(tǒng)的綠色節(jié)能要求，需要集合煤礦場地實際生產(chǎn)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(xié)調(diào)性;可通過適當減少電阻率的方式，深入貫徹節(jié)能指標，選擇更合適的導線;可通過設計直線型的電路，優(yōu)化供電效率，減少電能損耗。可根據(jù)季節(jié)性等實際情況，設計調(diào)整合適的路線形式，輔助煤礦企業(yè)實現(xiàn)綠色節(jié)能的目標。與此同時，還需要煤礦企業(yè)加強對現(xiàn)場的監(jiān)督管理力度，構建可靠合理的電力監(jiān)控系統(tǒng)，增強節(jié)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(tài)，便于及時優(yōu)化電能供應方式，做到針對性節(jié)約電能。

3 結 語

煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設計，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，促進其可持續(xù)性發(fā)展并達到雙贏的局面。因此需要煤礦企業(yè)重視供配電系統(tǒng)的設計工作，最大化發(fā)揮節(jié)能設計的價值。

參考文獻：

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

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