煤矿供配电系统设计节能技术探析

李国策

摘要：目前我国煤矿企业的经济形势日渐严峻，为了降低矿井的经济成本，节约能源成为必要的措施。本文主要简单的介绍煤矿供配电系统的概念及特点，同时对煤矿供配电系统设计应当注意的几点节能措施，并对煤矿企业加强供配电节能管理提出合理的建议。

关键词：煤矿；供配电系统；设计节能

中图分类号：X752文献标识码： A

0.引言

电能作为煤矿企业的主要动力能源，每年有55%~70%的能源消耗都是电能，电费支出占煤矿企业每年成本支出的15%左右，管理不到位的企业甚至更高。由于大部分煤矿企业还处于粗放式生产，对日常生产中电能的浪费不是很在意，尤其是在井下“大马拉小车”的现象非常普遍，造成井下电能的利用率也只有50%左右，经济效益非常差，增加了原煤成本。为了更好地利用电能，最大限度地降低企业成本，在煤矿供配电系统设计时应充分考虑节能措施。以下就煤矿供配电系统设计节能方面进行简单的论述。

1供配电设计的概念与特点

1.1供配电设计的概念

供配电系统属于电力系统中一个重要的组成部分，供配电设计是指对电能供应与分配问题的科学、合理规划与设计，以保证电能的高效使用、而供配电设计的主要内容包括有:无功功率的补偿、变压器的选择、导线与电缆的选择、防雷与接地装置的设置等等、而进行供配电设计时，设计人员必须讲究设计的延续性、可操作性、系统性与整体协调性，并遵循供配电系统的安全、适用、安全、经济原则，以促进供配电系统应用的合理性。

1.2供配电设计的特点

供配电设计还具有以下几方面特点，需要提高重视:①低压配电系统。低压配电系统设计作为供配电设计的重要环节，主要有混合式、树干式与放射式几种，实验设计中需根据供配电系统的运行环境合理选择。②断路器。断路器有真空断路器、油断路器、气体绝缘断路器几种，随着组合式变电所的快速发展，在实际设计中需优先选择真空断路器或气体绝缘断路器。③变压器。供配电系统中所应用的变压器有主要有油浸式、环氧树脂浇筑式与干式三种，由于油浸式变压器与环氧树脂浇注式变压器所具有噪音小、防火、防潮、易搬运等优点，值得优先选择。④电力与照明。基于我国电力与照明电价的不同，在供配电系统设计时还需将电力与照明分开配电，又鉴于正常工作与事故情况下的不同要求，所以又将电力与照明配电系统分为正常与事故系统。因此，在实际设计中，需将电力与照明系统划分为正常电力、事故电力、正常照明、事故照明，根据其特点不同分开进行设计，以保证供配电设计的安全性。

2煤矿供配电系统节能设计措施

在对煤矿供配电系统进行整体规划设计时应当充分考虑到整个矿井的负荷容量、电源线路型号及路径的选择、地面最高电压及下井高压电压等级的确定、高低压供配电系统功率因素的补偿方案、变压机和电动机等机电设备的选择等几个方面，应使整个矿井供电系统安全可靠、经济合理，确保电能利用效率的最大化。下面从不同方面详细论述。

2.1电源线路及供电电压等级的设计

设计矿井供电线路时，不仅需要根据负荷情况考虑供电的安全性还应当充分考虑系统的节能因素，经济性和安全性均应能保证。例如若选择电缆截面过小，将会产生较大的压降，影响到矿井整个供电系统的安全性和可靠性，严重时甚至会造成全矿井停电，带来巨大的经济损失和人员伤亡。若选择的电缆截面过大，虽然达到了安全供电和节能的目的，但是会增加矿井建设的投资成本，在经济方面造成负担。所以在矿井供电线路设计时应当充分考虑节能、经济和安全多方面的因素。

在选择矿井进线高压电压等级时，应当根据当地供电部门情况，在矿井年产量较大、用电设备较多的矿井，尽量选择距离较近电压等级较高的供电方案。目前煤矿企业一般采用35 kV或110 kV作为矿井进线电压等级。两回线路分别引自不同区域的上级变电所。在一般小型矿井中，年产量较低、用电设备较少，可采取10 kV电压等级作为矿井总进线电压，两回线路分别引自不同区域的上级变电所10 kV侧或同一变电所的不同母线段，并且尽量采取10 kV高压下井。

2.2提高供配电系统的功率因数

在电能的输送过程中存在着相当大部分的损耗，其中主要由传输用功功率引起的线路损耗和传输无功功率引起的损耗这两部分组成。有功功率在线路中传输是必然的，造成的损耗也在所难免，是为了满足机电设备工作的需要。但是无功功率在线路中传输则是一种没有意义的浪费，在供配电系统设计时应充分考虑到系统中存在的无功功率，并采取相应的措施补偿系统中的无功功率，提高供电系统的功率因数达到节能的目的。

在煤矿企业中，尤其是井下存在大量的异步电动机，这些机械设备的功率因素都相对较低，有的甚至可以达到0.6或更低，这就要求在井下大功率机电设备附近采取就地无功补偿提高系统功率因数的方式。在选择计算补偿容量时应仔细核算，既不能过补偿又不能欠补偿。过补偿过多会无形中增加补偿设备的投资。欠补偿的话则达不到完全补偿的目的，功率因素还是达不到0.9以上的标准。在实际设计过程中应能保证无功补偿后，供电系统功率因素达到0.95左右。煤矿供电系统应当采取高压集中补偿和低压就地补偿相结合的形式，以达到最佳补偿效果。

2.3合理选择变压器和电动机功率型号

在煤矿供配电系统中变压器是最常用的机电设备，运行时间长，负荷变化大，在现代煤矿企业很多为了达到设备通用的目的长期存在着“大马套小车”的现象，井下变压器的负荷率有的只有 50%，甚至更低。在另一方面由于矿方为了减少设备投资，现在井下很多地方还沿用国家禁止或将要禁止的淘汰型设备，这些设备一般都具有高耗能的特点。这就要求在煤矿供电系统设计选择变压器和电动机时应当在充分考虑到设备的负荷，尽量使变压器长期运行在负荷率75%左右的状态日。选择型号时优先选择低耗能的变压器，提高电能的利用率，参考型号S10或S11。在选择电动机时，尤其是经常开启/停止的大功率电动机一定要选择合适的启动方式，实践证明采用变频调速电动机可以大量节约电能。

2.4低压电器及照明设备的选择

作为使用数量多、而积广的基础性元件，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力一式的角度出发，依据照明的实际特点，适当增加照明开关点等。

3.加强煤矿企业供配电节能管理

在现代煤矿企业中，随着矿井采区的不断开拓，供电距离不断延伸，井下在用机电设备数量和负荷也不断增多。在实际生产中由于井下机电设备并不是由一个单位负责使用管理，造成井下供配电设备管理相对混乱，无法统计单位耗能量，因此不能实行指标考核办法。一些使用单位缺乏节能措施，机电设备空转及照明灯具长明的现象时有发生，造成能源大量浪费。为了节约电能，现代矿井应当充分利用先进技术，建立起一套完整的电力监控系统。实时掌握地面及井下大型用电设备的运转及耗能情况，并定期制作报表和参数曲线，分析整个矿井的用电量。根据一段时间内的观察制定出相应的措施，合理利用电能，同时还应加强职工管理和思想教育，树立节约用电的理念。

4.结束语

电能是煤矿企业的主要能源，电费也占煤矿经济成本的很大部分，在进行煤矿供配电系统设计时，注重电能节约技术措施的应用，对提高能源的利用率降低企业成本起到很重要的作用。

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