关于煤矿供配电系统的绿色节能设计方法分析

孙向前

[摘           要]  自构建“生态文明型”社会发展理念推行以来，当今社会已然开启可持续发展新篇章，其中绿色节能理念在煤矿供配电系统中的有效应用，可以降低煤矿企业运营成本，助其获取更高经济收益。通过分析煤矿供配电系统的绿色节能设计方略，以期推动煤矿企业良性发展，为创造更多经济收益提供依据。

[关    键   词]  煤矿供配电系统;绿色节能设计;方法

[中图分类号]  TD61                   [文献标志码]  A                       [文章编号]  2096-0603（2019）08-0230-02

煤礦开采需要动力能源予以支持，其中电力资源是最为主要的能源，据不完全统计，煤矿在开采过程中所需电能占该企业运营总电能的60%～70%，是煤炭企业重要成本支出项目之一。然而，相较于西方发达国家，我国煤矿电能节能环保技术研究成果相对较少，未能形成极具导向性的节能设计体系，阻滞煤矿企业可持续发展，这也为本次研究创造了条件。基于此，为推动煤矿企业良性发展，分析关于煤矿供配电系统的绿色节能设计方法显得尤为重要。

一、树立绿色节能设计意识

受传统企业运营理念影响较为深远，有些煤矿企业未意识到创造集约型经济、创设节能环保型经济体系的重要性，忽视供配电系统绿色节能设计的必要性，造成我国煤矿产业发展整体滞后的消极现象，影响该产业可持续发展。基于此，煤矿企业需积极调整发展心态，优化企业发展理念，主动投身构建生态文明型社会浪潮中，树立绿色节能设计意识，从根本上摒弃滞后性煤矿企业的运营理念，具体可从以下几个方面进行分析：（1）煤矿企业领导需依据自身供配电系统能耗情况，制订绿色节能设计总战略，做好“顶层设计”，营建绿色节能发展氛围，确保该系统优化设计工作有的放矢，为提高该系统绿色节能设计质量奠定基础;（2）煤矿供配电系统管理人员需依据该系统及本企业发展情况，制订阶段性动态设计“子计划”，赋予该系统绿色设计能动性、灵活性、时效性，确保该系统节能设计科学合理。

二、明确绿色节能设计目标

目标是煤矿供电系统绿色设计发展方向，是衡量、评定绿色节能设计方法应用成效的标准，更是煤矿供配电绿色设计动力源泉，为科学应用煤矿供配电系统绿色节能设计方法，其需明确设计目标：（1）总目标。例如，煤矿企业可以某个运营周期为基准，从宏观战略发展角度着眼，制订该系统绿色节能设计目标，该目标需清晰且富有执行力，如同比去年同期供配电系统能耗降低5%～8%，该系统电能消耗占本企业运营总电能的45%～55%等，引导煤矿企业朝着该目标不断努力，合理设计供配电系统，提高供配电系统绿色节能设计综合质量;（2）子目标。子目标是贯穿煤矿供配电系统绿色节能设计体系的“引导力”，帮助该系统优化配置绿色节能设计资源，施行有效设计方法，提高绿色节能设计质量。例如，针对井下供配电系统电压等级设计时，以一级负荷制订该系统绿色节能设计目标，避免出现该系统节能设计有余、安全稳定性不足的消极现象，确保煤矿企业供配电子系统都有与之相关的子目标相对应，保障该系统绿色节能设计目标一致且方法得当，为落实该系统绿色节能设计目标奠定基础[1]。

三、制订绿色节能设计计划

首先，明确自身供配电系统整体情况。当前煤矿企业常用电气设备电压为0.22kV、0.4kV、6kV、3.3kV、10kV等，供配电系统主要由配电线路、配电点及配电所构成，为保障煤矿生产有足够的电能供给，煤矿企业将总变电所选择设置在煤矿工地附近，并在生活区、生产区设置分变电所，确保整个矿区供电稳定、有效，这种供配电系统敷设理念，徒增系统复杂性及供配电设施数量，增加管理难度，降低供配电系统安全性、稳定性，追加该系统运行成本，为此煤矿企业需秉持实事求是理念，结合自身供配电系统整体敷设情况，制订科学有效的设计计划。

其次，制订绿色技能设计总则。总则是调配煤矿企业供配电绿色节能设计资源的核心力量，为此本企业需制订“供配电系统绿色节能设计总规范”，在该规范中明确适用范围，计划该系统电压等级，计算、选择电缆，针对电缆类型进行明确规定，例如在设计隔爆型电气设备供配电系统时，其铝电极应为0.05mm，0.43mm为其安全间隙铜电极，基于铜与铝接头遇热膨胀率存在差异性，需同时计划好如何处理漏电、放炮、短路等事故，提高绿色节能计划可靠性，做好变电所设计计划，需要通过计划确保该系统满足一级、二级负荷供电需求，该系统敷设简单、安全、稳定，双回路供电，避免出现全部停电现象。绿色节能设计总则需完备、科学、审慎，提高煤矿供配电绿色节能设计综合质量。

最后，制订绿色节能设计计划执行标准。为保障煤矿供配电系统绿色节能设计总则得以有效践行，需制订与之相关的执行标准，定量、定性分析各个节能设计环节“落地”情况，避免煤矿供配电系统出现“节能设计有余，执行力不足”的消极现象，助力该系统完成相关设计任务，设计方法得以发挥积极能效，继而有效降低该系统能耗，帮助煤矿企业创造更高的经济收益[2]。

四、电压、电源线路的绿色节能设计

从安全性、节能性两大方面着眼，合理设计供电线路，确保相关设计方法的应用，可以保障煤矿供配电系统将“安全”与“经济”两大要素有机融合在一起，例如科学设置电缆截面参数，确保该系统电压稳定，达到安全供电目的，基于此煤矿供配电系统在设计电压、电源线路时，需综合考量本企业所在地区供电部门配电能力，通常情况下年产量较大、电气设备应用较多的煤矿企业，电压等级应相对较高，即110kV或35kV。在设计两回路线时，需从不同区域变电所内引入线路，例如对小型矿井以及敷设电气设备较少的煤矿企业，两回线路可从两个10kV变电所引入，亦可以从一个变电所两个母线断引入，同时以10kV为基准设计下井高压[3]。

五、供配电设备的绿色节能设计方法

煤矿企业在日常运营过程中所需供配电设备相对较多，其绿色节能设计方法可从以下几个方面进行分析：（1）变压器。在供配电系统中变压器必不可少，为落实该系统绿色节能设计目标，需依据煤矿企业供配电需求，合理选择变压器，如S11.S13、S14.SH15等损耗节能型变压器系列，亦可以选择具备载调压功能的变压器，用以调节该系统内电压波动情况，继而改善供电质量;（2）发电机。异步发电机在煤矿供配电系统内较为常见，其工作效率与发电机功率成正比，在该系统内约有75%无功功率由异步发电机产生，0.2—0.3为异步发电机空载功率因数，该设备在满载条件下以0.85—0.86为其功率因数。煤矿企业在选择发电机时，应依据供配电系统合理选择容量，依据满负荷指标控制该设备容量;（3）照明设备、低压电器。二者均需具备节能环保特性，在此基础上科学配置照明设备、低压电器数量，尽可能减少相关设备敷设频次，达到节能降耗目的，同时控制单位面积内定灯具功率，在保障照明效果的基础上率先选择荧光灯，高压钠灯则较为适用于开采空间较大的供配电系统;（4）依据煤矿供配电系统绿色节能设计需求，选择并推广敷设电子触发器、电子镇流器等先进设备，落实该系统节能设计目标。

六、提高供配电系统功率因数

依据煤矿企业供配电系统运行实况，合理提高该系统功率因数，继而有效控制系统内电能损耗，为此设计人员需在控制电动机、变压器等供配电设备时有效应用静电电容器，实现无功补偿，减少电气设备电流传输功率损耗量，同时为提升该系统内的功率因数，需集中补偿系统高压，针对系统低压则采用分散补偿方法，分组配置给系统内配电室电容器，充分发挥分散补偿的积极作用，合理安电容器组，继而有效提升煤矿供配电系统运行效率，达到该系统绿色节能设计目的。

七、供配电线路的绿色技能设计方法

在选择与设计煤矿供配电线路时，需着重考虑煤矿电路设置情况及节能目标，具体可从以下几个方面进行分析：（1）合理敷设，控制能耗。尽量削减线路总长，合理控制该供电系统送电时的损耗;（2）合理选择电阻率。在选择导线过程中需着重考量其电阻率，依据该系统运行情况选择较小的电阻率，落实节能设计目标;（3）合理选择电路设计方式。供配电线路应尽量设计为直线，针对有些较强季节性系统需设计成常年经典线路形式，确保该系统处于最佳运行状态，在提升该系统供电率的同时，可以保障供配电系统安全、稳定、绿色节能[4]。

八、提高煤礦供配电系统管理的质量

煤矿企业运营规模依据煤炭资源储备量及经济转型发展大趋势有所调整，需要积极参与到全国构建生态文明型社会的发展活动中，在获取绿色经济效益的同时，推动本企业可持续发展，为此煤矿企业需提高供配系管理的质量，加大该系统能耗监管力度，例如煤矿企业可以利用自动化技术，在供配电系统内敷设“能耗监管系统”，将能耗监测设备安装在供配电系统中，科学设置监测参数，实现24h无人管理，当该系统电气设备能耗超出预设参数，则会引发监测设备预警，预警信息会传输至供配电系统中央控制室以及技术人员移动设备中，并锁定异常能耗区域，若由故障引发异常能耗，该系统还会酌情暂停相关设备及其所在系统，避免出现更大的系统故障，在保障该系统安全、稳定的前提下，落实能耗监管目标，为煤矿企业优化设计供配电系统提供依据，继而为煤矿企业创造更高的经济效益[5]。

综上所述，煤矿供配电系统绿色节能设计方法若想科学有效，需树立绿色节能设计意识，明确绿色节能设计目标，制订绿色节能设计计划，同时做好管理工作，在保障该系统运行安全稳定性的同时，达到提高煤矿企业经济效益的目的。

参考文献：

[1]杨帆.煤矿供配电系统的绿色节能设计方法研究[J].节能，2018（8）：94-96.

[2]张都.关于煤矿供配电系统的绿色节能设计方法分析[J].能源与节能，2017（7）：105-106.

[3]刘云生.关于煤矿供配电系统的绿色节能设计方法分析[J].海峡科技与产业，2017（12）：94-95，98.

[4]李小军，陈姗.关于煤矿供配电系统的绿色节能设计方法分析[J].海峡科技与产业，2017（12）：98.

[5]王志尧.关于煤矿供配电系统的绿色节能设计方法分析[J].海峡科技与产业，2017（12）.