关于王坪煤矿井下电气自动化节能系统的设计与研究

许 乐

（同煤集团朔州朔煤王坪煤电公司，山西 朔州 038300）

1 引言

同煤集团朔州煤电王坪煤电公司井下开采作业已经基本实现了自动化，解放了大量的人力。自动化技术的成功引进相较从前很大程度上提高了煤矿企业的生产效率和作业安全，大量使用电气设备对于供应电力的稳定安全也是一个很大的挑战。王坪煤矿的设备年度用电量报表中的数据显示，在王坪煤矿中矿井固定设备、原煤生产、输送等三大类设备的用电输出占该矿电力输出的60%以上，其大功率设备的大量使用导致电路中无功功率与谐振波形大大增加，影响供电质量以及设备安全，同时还造成大量的电能浪费。所以迫切需要将节能技术运用到井下供电系统中，来解决该矿面临的问题。

2 矿井用电负荷构成

在煤矿生产中，承担主要电力服务的对象有以下6 个方面，具体如图1 所示。

图1 用电服务分类

根据王坪煤矿设备年度用电量报表中的数据，矿井固定设备、原煤生产、输送等用电，达到了煤矿全年用电的一半以上，所以该矿的煤矿电气自动化节能系统的设计将会围绕这三项主要的用电负荷。对设备的电气系统进行改造设计，旨在通过调节后的稳定电力资源来维持设备的正常高效运转，达到从设备端降低能耗的目的。该矿的节能系统以煤矿现有的用电监测为基础，在受干扰严重的部位安装节能设施，提高功率因数，实现节能的目标。

3 电气自动化节能系统的设计

目前王坪煤矿引进了大量的大功率电气设备，大功率设备在使用过程中会造成煤矿现有电力供应系统的无功功率和交变电流中谐波的增加。该项增加会对煤矿电力供应的质量造成影响，产生大量的电力浪费，长期工作在这种环境的设备其寿命会大打折扣，进而加大企业的成本，造成浪费。该矿设计的节能系统就是以此为基础，将节能设备并入供电系统中，旨在将无功功率与谐振相互关联，在补偿系统无功功率的同时，减少甚至消除其谐波，提高电力质量，保证煤矿电气设备稳定持久的运行。

新系统主要用于该矿井下1140V 的供电系统，将设备并入原有系统，其中设备中的控制器通过对共、分回路的调节来进行系统的无功功率的补充以及谐振频次的消除工作。节能系统的结构设计图如图2 所示。

图2 电气自动化节能系统设计结构示意图

在系统中发挥主要节能作用的为综合节能装置，该装置的设计电路如图3 所示。为了充分发挥设备的功效，应设置功率因数控制器，当其低于设定值时，就会触发补充回路，对电路中的无功功率进行补充。为了保护设备，还需要安装保护器，具体形式如下所示。

图3 节能装置控制器设计电路

在电气自动化节能系统中，正常工作的装置，除了要保证图3 所示的控制器电路正常，还需要保证装置主电路的正常，因此对于设备的主电路的设计也是相当重要的。图4 所示的是设备主电路的电路图。

由图4 可知，主电路由4 部分回路组成，且回路组成成分一致，分别有电容器、电抗器、节能智能控制器、检测电路温度的温度器以及监测电路稳定的电流电压表等。通过对设计系统的验证结果分析，该系统有效解决了大功率设备无功功率增加与谐振频次增加的现象，进而实现了设备平稳运行、耗电量降低的目的。

图4 节能装置设计主电路图

4 结语

本系统是以煤矿实际供电系统、电气设备实际运行状态为基础，通过对文献资料的查询，将设计出的节能装置与现有系统结合，组成新的节能电气系统，从补偿无功功率与降低谐振波形的频率出发，通过控制器的监测，对用电设备进行必要的以及相对应的功率补充，同时还可以降低甚至消除谐振波形出现的频次，降低了设备的损耗，提高了设备的稳定性。