煤矿电气设备节能技术研究

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摘要：针对煤矿电气设备的节能技术展开探究，分析发展电气设备自动化节能的重要性与基本原则，结合实践经验对如何促进煤矿电气设备的自动化节能从多个方面提出建议，望能够为煤矿电气节能减排工作的顺利开展提供帮助。

关键词：煤矿；电气设备；节能措施

0引言

过去十年，随着中国煤炭产业高速发展，数量众多的大型煤矿项目纷纷上马，这使得煤炭产业的电能消耗急剧增多，如何对煤炭生产作业时的能源消耗进行有效节约成为众多煤矿日常管理的重点之一。伴随电气设备自动化节能技术的问世，煤炭生产中的节能问题有了明确的发展方向，截止到目前中国在该项技术上的研发虽未完善但亦具备了一套初步的完整体系，因此在此基础上进一步深入研究电气设备自动化节能技术有着十分积极的现实意义[1]。

1矿山电气设备自动化节能发展的重要性

随着中国煤炭产业兴盛发展，矿山大型化成为各煤矿发展不可避免的趋势，这不仅导致煤矿生产对电能的需求日益增多，也使得电厂的供电负荷不断提升，面对这一情况电气设备自动化节能技术对于煤矿生产的重要性不言而喻，不仅可以降低电能损耗，缓解供电紧张的状况，更具有积极的环境改良功效。与此同时，伴随现代科技进步，各类新型电气技术在矿山生产中获得推广普及，这使得变频器、整流器等各类电气设备的数量日益增多，由此产生的谐波数量也不断增加，而产生的谐波反过来又会对电气设备产生一定威胁，导致设备发生过载、自动装置失灵及利用率降低等，而有效的电气设备自动化节能技术可以实现削减谐波数量，因此推广普及电气设备自动化技能技术势在必行。

2矿山电气设备自动化节能技术原则

煤矿电气设备自动化节能技术是通过对煤矿电气设备的调节实现生产作业能耗降低的过程，因此在开展节能设计时应当在不干扰煤矿正常生产作业的前提下，遵循下述几点原则：a)功能满足原则。煤矿开展电气设备的节能设计时首先应确保节能优化后的电力供应可满足实际生产需求，不可为了实现节能而导致企业生产、照明、安全等设备的功能无法正常发挥，要求节能设计必须满足生产能耗的基本需求[2]；b)技术先进原则。在煤矿的电气设备节能设计中，应当尽量选用先进的新型技术，特别是在设备的选型配置上更应尽可能选择具备高技术含量的设备，确保其可以长久有效的对生产节能提供帮助；c)经济合理原则。企业生产的最终目的是实现经济效益最大化，因此煤矿在电气设备的自动化节能设计中必须始终坚持经济合理的基本原则，不可单纯为了实现节能而盲目投资，应充分考量节能投资可能获得的效益回报。

3煤矿电气设备自动化节能措施

3.1削减电力传输时的能源消耗

要实现煤炭生产中的电气设备节能，关键核心在于如何减少电能传输过程中的损耗，进而实现供电负荷的降低。电能在传输时，导线电阻会消耗电能而损耗功率，进而导致煤矿生产作业时供电的电流出线不稳情况[3]。鉴于此，可考虑通过降低输电导线的电阻降低电力传输时的电能损耗。依据电阻的物理学计算公式：R=ρL/S，(1)松东进线60kV补偿前母线60kV补偿后母线Q2Q3QFRFJTAC东发主变1#出线2#出6kV母线线Q1L2Q1、Q2、Q3.隔离刀闸；C.串联电容；FJ.放电间隙；TA.电流互感器；L2.阻尼电感；R.电阻图1补偿装置接线示意图式(1)中，ρ为电阻率，Ω•mm；L为导线长度，mm；S为导线的横截面积，mm2，R为电阻，Ω。可知输电导线的电阻率同其长度与横截面积之间分别存在正比与反比的关联，因此实现输电导线电阻的降低可从电阻率、导线长度、导线横截面积三者入手：a)在输电导线的选择上尽可能选择电阻率较小的导线；b)在传输线路的布设上应当尽量简化布设线路，多选择直线布线，以最大化减小导线长度；c)导线选择上尽可能选择大横截面积的导线。

3.2变压器的选择

矿井电力传输中，变压器承担着阻抗匹配、电压升降等诸多功能，其型号选择的优劣很大程度上决定着节能效果的优劣，鉴于此，在变压器型号的选择上应当注意下述两点：a)符合功能要求的前提下尽量选择小功率变压器，以便降低其功率损耗；b)多选用单相自补偿或三相四线制变压器，此类变压器能够有效进行负荷平衡，确保电能传输时电流保持稳定，避免因电流波动引起的意外损耗。

3.3选用无功补偿装置

无功补偿装置是指对电力传输中无功功率进行补偿以弥补电能无端损失的新型技术，是实现煤矿电气设备节能目的的有效手段。在具体的选择上应当注重从下述几点着手：a)充分参照运行参数实施筛选。依据功率因数、容量、电压等设备运行参数选择具有针对性的无功补偿装置；b)依据井下供电系统真实情况进行筛选。煤矿井下具体的补偿线路布设、设备负荷状况及需要补偿的部位等都会对相应装置的选择造成影响，譬如电气设备负荷偏低时适宜选择静态无功补偿装置进行补偿，而电器设备负荷较高时则适宜选择动态无功补偿装置。因此只有针对性地选择合适的补偿装置才能实现节能效果最优化；c)合理筛选无功补偿装置的投切方式。对于装置投切方式的选择上，可依据无功功率投切参数的物理量进行筛选，这种方法可以有效避免振荡、倒送等现象的发生，是一种应用广泛且精准度高的方式；d)就地布设无功补偿装置。这种方法能够最大化地实现就地补偿，从而有效避免电能在输电线路上的损耗，达到节约电能的目标[4]。无功补偿装置接线示意图如图1。

3.4选用有源滤波器

随着诸多先进电气技术在煤矿生产中的普及应用，导致各类整流器、变频器的应用频率大幅提升的同时谐波的数量也急剧增加，从而威胁电气设备性能的正常发挥，引起不必要的电能损耗，严重的甚至引起电网电流不稳定，危及电网供电安全。鉴于此，在煤矿生产中普遍使用有源滤波器来消除谐波对于电器设备的正常运转及节能目的的达成具有显著意义。有源滤波器不仅具备强大的谐波消除功能，也可对电气设备进行无功补偿。此外，其并联使用能够有效去除电流谐波，串联使用可有效消除电压谐波，充分满足了不同矿井谐波源各异时的不同需求，有着广泛的适用性，是提升电气设备运行安全和实现能源节约的必要手段[5]。

3.5选用高效光源

煤矿生产因为在地下进行，各类硐室与工作面都需要数量众多的照明装置，因此煤矿电气设备自动化节能设计时，照明设备的节能就显得格外重要。而选择适宜的节能灯具不仅可以起到良好的节能效果，更有助于提升作业人员的节能意识，其中高效光源就是一种新型的节能光源，相较于普通光源不仅亮度大、使用周期长且能耗较低，对于实现煤矿电气节能目标具有积极推动效果。

4结语

煤矿作为电能消耗大户，长期以来一直是中国电力供应紧张的主要因素，因此节能技术也一直是煤矿企业电气技术发展的主要方向之一。作为一名电气技术相关人员，应全身投入到新型电气节能技术的学习与研发中，充分结合自身矿井实际，展开有针对性的节能调研，创建合理、完善的节能体系，以确保电力供应充足的同时最大化降低电能消耗，提升经济效益的同时为国家节能减排目标的达成提供帮助。

作者:曹亚红 单位:1. 太原理工大学电气与动力工程学院 2. 吕梁职业技术学

参考文献：

［1］吕皋鸣.井下机电设备安全节能技术措施探析［J］.中国煤炭工业，2013(11)：48-49.

［2］冯冰艳.分析煤矿井下电气安全与电气设备节能工作［J］.科技资讯，2013(35)：106.

［3］崔丽江.煤矿电气自动化节能设计思路解析［J］.山西煤炭管理干部学院学报，2015(3)：43-45.

［4］吴心平，段鹏飞，马永杰，等.浅谈煤矿电气节能问题［J］.中小企业管理与科技(上旬刊)，2012(1)：163-164.

［5］刘强.关于煤矿企业电气设备节能技术探讨［J］.科技创新与应用，2012(20)：76.