煤矿电气节能设计探究

王伟

中煤科工集团北京华宇工程有限公司北京市100012

摘要：煤矿企业不仅要确保正常的安全生产，也要注重企业的经济效益，就要对电气系统、设备运行、用电管理等进行改善，进而提高煤矿企业的用电效率，不仅促使设备运行的更加可靠，也大大提高了煤矿企业的经济效益。

关键词：电气节能；设计；供电系统；功率因数；电机调速

煤矿企业在实际用电时会产生一些不必要的能源浪费，尤其是新整合的小煤矿，经常出现偏小的供电线路截面、不合理的供电系统运行方式、不合理的变电所布置、过大的设备负载量、不匹配的电气设备选型、不合理的设备运行等现象，缺少无功补偿装置，此外功率因数不高，其大型频繁启停变速设备调速装置不够先进，没有统筹考虑整个生产系统用电。所以煤矿企业在确保安全生产的同时，也要确保生产过程耗费最低的能源。

一、煤矿电气的节能设计

（一）对供电系统进行改善

煤矿企业一定要合理的布置地面变电所，靠近负荷中心，确保进出线的方便。供电系统在选择电压等级时，首先会选择较高的电压等级，主要由于相同截面时电压越高，耗损越小。此外，整个矿区的供电系统要最大程度的减少变压环节，进而降低变压器导致的耗损。高压供电要最大程度的接近负荷中心呢，将设备低压线路长度缩短，对电能质量进行改善，降低耗损。一般井下变电所的数量较多，同时位置的分布很广，在设置移动变电站时应该优先在较大的负荷处，确保高联络各个变电所，尽量将线路的能耗降低。接着，针对煤矿高压供电线路，如果其每年运行的时间超过3000小时，选择截面时要依据经济电流密度，而经济电流密度和线路的造价、每年的折旧率、最大负荷年利用等息息相关。这些因素根据不同的情况发生变化，因此如果依照规定选择经济电流密度就偏大，在对其进行核算时最好根据实际情况。

（二）对煤矿用电设备进行调整

地面辅助生产系统中的电焊机具有较高的使用空载率，所以需要加装空载自动断电器。用节能照明灯更换以往的照明装置，同时最好使用声控延时开关灯于公共走廊，替换之前的长明灯。矿井主要通风机选择高效区的负载率，假如其运行较长工作时间没有发生什么变化，就能应用同步电动机，为矿井提供无功功率；假如其运行情况经常发生变化，就要选择调速节电装置。矿井的主要排水泵既要满足排水需要，也要充分考虑运行情况，避免变压器出现负载率太高或者太低的状况。矿井提升系统中的大功率提升机要对交-交变频同步拖动方式进行优先考虑，而现有的直流拖动提升机可以选择晶闸供电，进而节约能源，现有的交流电动机选择串级调速，进而将耗损降低。而矿井的压风系统要防止空载和轻载的现象。矿井运输系统应用晶闸管斩波调速型的电机车，蓄电池应用硅整电流器类型的充电装置。采区巷道最好应用带式运送机，同时将空载自停装置装上去等。已经建好或者正在应用的生产系统在进行技术经济对比之后，需要实施电气节能的改造。在使用设备时要积极的调度和管理，将全矿的最大负荷降低。只有切实落实这些节能管理措施，才能最大程度的节约能源。

（三）对功率因数进行提升

节能的一个重要措施就是将功率因数提高。电力部门明确指出煤矿企业用电的功率因数最小是0.9，功率因数越小，能耗越大，功率因数越大，能耗越小。一般异步电动机的无功功率消耗占煤矿企业总无功功率的70%，变压器消耗的占20%，线路消耗的占10%。因此，在对其进行设计时要对电动机和变压器的容量进行科学合理的选择，促使线路感抗下降。选择电动机的经常符合最低是额定容量40%，在实际运行的过程中不能发生空载运转，而大型负载机械比较稳定，可以应用同步电动机，也要科学合理的调节励磁电流，进而促使其实现合理的电网功率；电压器的负荷率最好在75%到85%之间，最低是60%，想要将功率因数提高，既要加大变压器的负载率，想要促使变压器运行的更加经济，就要促使变压器的负载率较低一些，在比较两种情况之后，确定变压器的负载率和经济运行状态下的负载率相比要高一些。

煤矿的自然功率因数通常处于0.65与0.8之间，无法达到标准要求，所以需要将功率因数提高，进而对无功功率进行补偿。全矿的电容器无功补偿可以结合集中和分散的方式达到经济运行的目的。还要设置电容器于矿井地面主变电所母线，补偿全矿的无功功率，同时也可以设置分组电容器，合理调节全矿功率因数。在风机房配电室、井下中央变电所等负荷大、距离远的场所，有必要设置分散补偿装置。而针对大容量、稳定运行的电动机，可以采用个别就地补偿的方式。

（四）提高电气设计人员的素质

目前，不少电气设计人员因为自身知识水平和技术能力的限制，忽视了节能设计，也不会在煤矿的实际生产运行过程中应用节能技术，采取节能措施。设计人员既要以标准图为依据，也要充分了解节能原理，并且以实际状况为依据，选择并应用合理的节能技术，因此煤矿企业的电气设计人员要更新自己的知识结构，全面掌握节能技术。不仅要积极的学习和应用国外的先进技术，还要不断创新技术。

（五）煤矿企业要加强对节能设计的研究

不少煤矿企业为了经济利益，只看到眼前的利益，主要当前可以获利就可以，因此忽视了节能设计。当前，我国提倡可持续发展，同时我国的资源也有限，因此煤矿企业也需要树立可持续发展的理念，在自己的人力和财力允许的前提下，采用各种措施节约能源，促使煤矿企业的全体人员树立节约能源的意识，在煤矿生产运行的各个环境体现出节能意识。同时，煤矿企业也要加强对节能设计的投入和研究，鼓励技术人员创新，不仅获得经济利益，也要为国家的能源战略做出贡献。

二、结语

煤矿企业一定要加强电气节能设计，并切实落实，进而促使我国资源的可持续利用，应用各种电气节能技术和采取各种措施，节约更多的能源，降低煤矿企业的成本，提高经济效益和社会效益。

参考文献

[1]朱君，王凯.煤矿机电设备系统的节能降损措施分析[J].电脑知识与技术.，2013（35）.

[2]孙国斌.建筑电气的节能设计策略分析[J].城市建筑，2013（02）.

[3]尹宏亮.基于煤矿供电系统和电气设备的保护[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（09）.

[4]史永圣.新世纪煤矿扩建后供电系统的改造[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（06）.

作者简介：王伟（1982.3-)性别：男，山西咸阳人，最高学历：大学本科，目前职称：工程师，主要研究方向：煤矿电气设计