煤矿供配电系统设计的节能措施

暴澍盛，鹿利燕

1.太原市明仕达煤炭设计有限公司，山西太原 030001

2.山西金瓯土地矿产咨询服务有限公司， 山西太原 030002

0 引言

统计资料表明，电网的损耗约占总发电率的5%左右，降低供配电环节的电能损耗意义重大，有助于实现单位国内生产总值能源消耗降低20%的宏观能效目标。

1 供配电系统总体设计的节能措施

1.1 供电电压等级和线路设计

大截面导线电缆，虽可达到节能目的，但无疑会增加投资，而小截面势必影响线路可靠运行，给安全生产带来危害和隐患，线路设计时应遵循以减少线路损耗为原则。电流通过配电线路时产生功率损耗，在具体工程中，线路上的电流通常维持不变，要减少线损就只能尽量减少线路电阻，因为线路电阻R 在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大，所造成的电能损耗也越大，所以应尽量选用电阻率较小的导线以减小电阻值，如尽量采用铜芯导线，其次考虑使用铝线，且尽力缩减导线长度，尽量敷设直线避免线缆转弯。在低压配电中，尽可能不走或少走回头路。变电所尽量靠近负荷中心，以减少供电半径。对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。另外，可将某些季节性负荷的线路，用作常年使用的供电线路，以减少线路和电阻，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小线路损耗。

1.2 合理选用变压器和电动机

变压器作为电压变换设备，广泛应用于电力系统，10kV和35kV等级的变压器使用尤为广泛。由于使用量大，运行时间长，变压器在选择和使用上存在着巨大的节能空间。选择变压器时，应选用S 系列或S10 系列、S11等系列低损耗节能型变压器。对于电压波动较大，为改善电能质量，可采用有载调压电力变压器。

异步电动机是最常用的工业电动机，其主要经济指标为效率和功率因数，两者密切相关，在改善异步电动机效率的同时也改善了功率因数。异步电动机引起的无功功率约占总无功功率的3/4以上。在异步电动机空载时功率因数只有0.2～0.3，满载时功率因数可达0.85～0.89。设计时要正确选择容量，容量不能过大，应尽可使其能满负荷运行。一般异步电动机的额定功率和功率因数按负荷系数在75%～100%范围内设计，故电动机额定输出功率应选择为负荷功率的1.10～1.15 倍为宜。工程实践中，电动机通常已由专业设备配套供给，节能措施必须尽可能的在运行中贯彻，减少电动机轻载和空载运行，采用变频调速控制电动机，使其在负载率变化时自动调节转速使其与负载变化相适应，以提高电动机轻载时的效率达到节约电能的目的。

1.3 提高供配电系统的功率因数

提高功率因数，可以减少线路无功功率的损耗达到节能的目的。输电线路损耗包括线路传输有功功率引起的线损和传输无功功率引起的线损。传输有功功率是为了满足设备功能所必须的，是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗，这部分损耗是可以避免的。可通过减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数来实现，尽可能采用功率因数高的用电设备，如同步电动机等，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备，如采用配有电容补偿的荧光灯等。此外，还可用静电电容器进行无功补偿。电容器可产生超前无功电流以抵消用电设备的滞后无功电流，从而提高功率因数。同时减少整体无功电流在具体设计时可采用高压集中补偿、低压分散补偿和低压成组补偿等方式，可根据实际情况选择补偿方式。

1.4 低压电器和照明器件的选择。

低压电器是量大面广的基础元件，就每只低压电器而言，所消耗的电能并不大，但总的用量大，在设计中可采用成熟、有效、可靠的节能型低压电器。照明节能设计要在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，最大限度的利用光能。要有效地控制单位面积灯具安装功率，在满足照明质量的前提下一般房间应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及室外照明等宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。此外，要推广使用电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等低耗性优的附件，公共建筑场所内的荧光灯可选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器等。另外，可改进灯具控制方式，根据照明使用特点采取分区控制灯或适当增加照明开关点。

2 加强煤矿供配电节能管理

电能消耗是煤矿企业主要的能源消耗，占生产成本比重较大。传统矿井因井下条件复杂，每个配电点下使用成员单位多，设备落后，无法分辨耗能单位的实际耗电量，无法进行指标考核。无法实现设备空转的实时监控，也无法判别设备何时负载运行，设备空转现象无法控制，节能控制落不到实处，电能浪费严重。现代煤矿要建立先进的电力监测管理系统实现科学计量管理，监测供电系统的电气运行参数、曲线，记录供电系统运行过程，监测异常运行参数，自动判别报警，杜绝设备带病运转，监控设备运行状态，提高设备运行效率。建立监测数据管理系统，实现全矿总用电功率、最大需量，地面变电所母线电压、变压器负载率等的实时显示，以及三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电量等监测参数的动态显示和统计，使得全矿、任一单位、任一监测点都可按赋予条件追溯查询任一时段电参数的历史数据表。

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[3]张继雄.变电站自动化系统选型中应注意的问题[J].内蒙古电力技术，2005(2).