电磁节电技术在煤矿变压器供电系统中的应用研究

2020-07-07杨健

机械管理开发 2020年5期

关键词：节电电能电磁

杨健

（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿，山西晋城 048204）

引言

煤矿开采需要消耗较大的电能，因此要优化节能，给企业带来较大的经济效益。在变压器供电系统中引入电磁节能技术，不仅可以起到节能的效果，而且可以极大地优化煤矿企业的竞争力。因此以晋煤集团某矿为例子，分析煤矿地面变压器供电系统电磁节电技术[1]。

1 矿区变压器常见故障及电磁节电技术原理

1.1 矿区变压器常见故障

1）变压器出现局部过热的现象。主要是由发热与散热失控导致。当变压器在工作时产生大量的热能，由于不能及时通过绝缘油释放，最终导致发热[2]。

2）局部出现放电现象。假如变压器位置的功率值大于绝缘层所能承担的电压，那么将会导致绝缘层损坏，最终出现漏电的现象。

3）出现绝缘老化的现象。假如绝缘层出现老化的现象，那么体积电阻率将会逐渐变小，最终可能引发变压器中的金属设备出现腐蚀的现象[3]。

1.2 电磁节电技术原理

电磁节电技术主要是指能够对系统负载进行检测，与此同时电磁调控原理控制变压器系统输出功率，这样能够有效地实现电压匹配的作用。该系统不仅可以优化电源电压，而且能够降低系统能耗。同时使得三相电压达到平衡。最终可以极大地优化系统用电功率，同时可以达到节能的目的。通过调研分析发现，在变压器电力输送过程中使用电磁节能技术将能耗损失降低10%，因此极具经济价值[4]。

2 该矿区地面变压器用电系统的分析

2.1 该矿区地面变压器的统计

依据矿区工程实践发现，矿区地面变压器可以分为如下几种，如表1所示。

表1 该煤矿地面变压器情况统计表

2.2 电网电能质量的分析

由于在电力系统中增设一些大功率以及非线性的元件，这样严重影响电力系统的正常运行，因此影响电网电能的使用情况。比如由于电网负载不断发生变换，将会在电网中出现一些电压干扰以及相应的尖峰干扰等，从而增加不必要的电能损耗以及相应的电能功率下降等。此外，在实施电力输送的过程中，为了能够有效地避免由于电能损耗以及出现的尖峰效应，而导致出现的低电压现象，虽然采取高压松动的方式，即便能够满足用户的需要，还是会引起供电设备的过热，引起不必要的能量消耗[5]。

此外，从负载容量的角度来讲，单位负载会相对较大，这样会导致电量降低，同时产生一定的能耗，对变压器以及各种电容器造成不必要的经济损失。比如可以产生大量的谐波，严重削弱了变压器的使用寿命等。

3 该矿区电磁节电改造方案

对于职工公寓用电设备而言，通常大功率非线性用电设备相对较少，由此其并不需要相应的改建。通过调查矿区工厂变压器发现，大都是采用大功率的非线性用电设备，因此需要对其进行改造，并且可以节约大量的电能，避免不必要的经济损失。

在实施节能改造方案时，以1台1 600 kVA变压器为例进行说明。具体如下，选用的设备为1台1 600 kVA变压器，对应的型号选用SCB9-1600/6，其额定容量为1 600 kVA，额定电压为6 kV/400 V，相应的额定电流达到2 309.5 A，实际工作电压、电流分别可以达到400 V，1 280 A。具体节能方案如下：可以在变压器的一端设置串联安装一个与变压器相应的功率的电磁节能阀。计算公式如下：电磁节能改造系统相应的功率能耗式中，UI表示相应的改造前线路电压，数值可以取值为400 V；II为表示相应的电流，数值可以取值为1 280 A。

经过在改造之后的电磁节能工作电压达到380V，相应的工作电流范围下降10%～15%。改造之后的负载能耗计算公式如下所示式中，U2表示相应的改造后电压，数值可以取值为380 V；I2表示相应的改造后电流[6]，数值可以取值为1 148 A。

通过上式可以看出，经过改造之后负载节电率为：（P1I-P2I）/P1I=（887-751）/885=13.9%。