關(guān)于煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方法分析

孫向前

[摘?????????? 要]? 自構(gòu)建“生態(tài)文明型”社會(huì)發(fā)展理念推行以來，當(dāng)今社會(huì)已然開啟可持續(xù)發(fā)展新篇章，其中綠色節(jié)能理念在煤礦供配電系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，可以降低煤礦企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，助其獲取更高經(jīng)濟(jì)收益。通過分析煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方略，以期推動(dòng)煤礦企業(yè)良性發(fā)展，為創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)收益提供依據(jù)。

[關(guān)??? 鍵?? 詞]? 煤礦供配電系統(tǒng);綠色節(jié)能設(shè)計(jì);方法

[中圖分類號(hào)]? TD61??????? ?? ??????? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A???????? ????????????? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）08-0230-02

煤礦開采需要?jiǎng)恿δ茉从枰灾С?，其中電力資源是最為主要的能源，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，煤礦在開采過程中所需電能占該企業(yè)運(yùn)營(yíng)總電能的60%～70%，是煤炭企業(yè)重要成本支出項(xiàng)目之一。然而，相較于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)煤礦電能節(jié)能環(huán)保技術(shù)研究成果相對(duì)較少，未能形成極具導(dǎo)向性的節(jié)能設(shè)計(jì)體系，阻滯煤礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，這也為本次研究創(chuàng)造了條件?；诖耍瑸橥苿?dòng)煤礦企業(yè)良性發(fā)展，分析關(guān)于煤礦供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方法顯得尤為重要。

一、樹立綠色節(jié)能設(shè)計(jì)意識(shí)

受傳統(tǒng)企業(yè)運(yùn)營(yíng)理念影響較為深遠(yuǎn)，有些煤礦企業(yè)未意識(shí)到創(chuàng)造集約型經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)設(shè)節(jié)能環(huán)保型經(jīng)濟(jì)體系的重要性，忽視供配電系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性，造成我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體滯后的消極現(xiàn)象，影響該產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。基于此，煤礦企業(yè)需積極調(diào)整發(fā)展心態(tài)，優(yōu)化企業(yè)發(fā)展理念，主動(dòng)投身構(gòu)建生態(tài)文明型社會(huì)浪潮中，樹立綠色節(jié)能設(shè)計(jì)意識(shí)，從根本上摒棄滯后性煤礦企業(yè)的運(yùn)營(yíng)理念，具體可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：（1）煤礦企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)需依據(jù)自身供配電系統(tǒng)能耗情況，制訂綠色節(jié)能設(shè)計(jì)總戰(zhàn)略，做好“頂層設(shè)計(jì)”，營(yíng)建綠色節(jié)能發(fā)展氛圍，確保該系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作有的放矢，為提高該系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)質(zhì)量奠定基礎(chǔ);（2）煤礦供配電系統(tǒng)管理人員需依據(jù)該系統(tǒng)及本企業(yè)發(fā)展情況，制訂階段性動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)“子計(jì)劃”，賦予該系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)能動(dòng)性、靈活性、時(shí)效性，確保該系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)科學(xué)合理。

二、明確綠色節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)

目標(biāo)是煤礦供電系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)發(fā)展方向，是衡量、評(píng)定綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方法應(yīng)用成效的標(biāo)準(zhǔn)，更是煤礦供配電綠色設(shè)計(jì)動(dòng)力源泉，為科學(xué)應(yīng)用煤礦供配電系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方法，其需明確設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）總目標(biāo)。例如，煤礦企業(yè)可以某個(gè)運(yùn)營(yíng)周期為基準(zhǔn)，從宏觀戰(zhàn)略發(fā)展角度著眼，制訂該系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)，該目標(biāo)需清晰且富有執(zhí)行力，如同比去年同期供配電系統(tǒng)能耗降低5%～8%，該系統(tǒng)電能消耗占本企業(yè)運(yùn)營(yíng)總電能的45%～55%等，引導(dǎo)煤礦企業(yè)朝著該目標(biāo)不斷努力，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，提高供配電系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)綜合質(zhì)量;（2）子目標(biāo)。子目標(biāo)是貫穿煤礦供配電系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)體系的“引導(dǎo)力”，幫助該系統(tǒng)優(yōu)化配置綠色節(jié)能設(shè)計(jì)資源，施行有效設(shè)計(jì)方法，提高綠色節(jié)能設(shè)計(jì)質(zhì)量。例如，針對(duì)井下供配電系統(tǒng)電壓等級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)，以一級(jí)負(fù)荷制訂該系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)，避免出現(xiàn)該系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)有余、安全穩(wěn)定性不足的消極現(xiàn)象，確保煤礦企業(yè)供配電子系統(tǒng)都有與之相關(guān)的子目標(biāo)相對(duì)應(yīng)，保障該系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)一致且方法得當(dāng)，為落實(shí)該系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)奠定基礎(chǔ)[1]。

三、制訂綠色節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)劃

首先，明確自身供配電系統(tǒng)整體情況。當(dāng)前煤礦企業(yè)常用電氣設(shè)備電壓為0.22kV、0.4kV、6kV、3.3kV、10kV等，供配電系統(tǒng)主要由配電線路、配電點(diǎn)及配電所構(gòu)成，為保障煤礦生產(chǎn)有足夠的電能供給，煤礦企業(yè)將總變電所選擇設(shè)置在煤礦工地附近，并在生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)設(shè)置分變電所，確保整個(gè)礦區(qū)供電穩(wěn)定、有效，這種供配電系統(tǒng)敷設(shè)理念，徒增系統(tǒng)復(fù)雜性及供配電設(shè)施數(shù)量，增加管理難度，降低供配電系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性，追加該系統(tǒng)運(yùn)行成本，為此煤礦企業(yè)需秉持實(shí)事求是理念，結(jié)合自身供配電系統(tǒng)整體敷設(shè)情況，制訂科學(xué)有效的設(shè)計(jì)計(jì)劃。

其次，制訂綠色技能設(shè)計(jì)總則。總則是調(diào)配煤礦企業(yè)供配電綠色節(jié)能設(shè)計(jì)資源的核心力量，為此本企業(yè)需制訂“供配電系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)總規(guī)范”，在該規(guī)范中明確適用范圍，計(jì)劃該系統(tǒng)電壓等級(jí)，計(jì)算、選擇電纜，針對(duì)電纜類型進(jìn)行明確規(guī)定，例如在設(shè)計(jì)隔爆型電氣設(shè)備供配電系統(tǒng)時(shí)，其鋁電極應(yīng)為0.05mm，0.43mm為其安全間隙銅電極，基于銅與鋁接頭遇熱膨脹率存在差異性，需同時(shí)計(jì)劃好如何處理漏電、放炮、短路等事故，提高綠色節(jié)能計(jì)劃可靠性，做好變電所設(shè)計(jì)計(jì)劃，需要通過計(jì)劃確保該系統(tǒng)滿足一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷供電需求，該系統(tǒng)敷設(shè)簡(jiǎn)單、安全、穩(wěn)定，雙回路供電，避免出現(xiàn)全部停電現(xiàn)象。綠色節(jié)能設(shè)計(jì)總則需完備、科學(xué)、審慎，提高煤礦供配電綠色節(jié)能設(shè)計(jì)綜合質(zhì)量。

最后，制訂綠色節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)劃執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。為保障煤礦供配電系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)總則得以有效踐行，需制訂與之相關(guān)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，定量、定性分析各個(gè)節(jié)能設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)“落地”情況，避免煤礦供配電系統(tǒng)出現(xiàn)“節(jié)能設(shè)計(jì)有余，執(zhí)行力不足”的消極現(xiàn)象，助力該系統(tǒng)完成相關(guān)設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)方法得以發(fā)揮積極能效，繼而有效降低該系統(tǒng)能耗，幫助煤礦企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)收益[2]。

四、電壓、電源線路的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)

從安全性、節(jié)能性兩大方面著眼，合理設(shè)計(jì)供電線路，確保相關(guān)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，可以保障煤礦供配電系統(tǒng)將“安全”與“經(jīng)濟(jì)”兩大要素有機(jī)融合在一起，例如科學(xué)設(shè)置電纜截面參數(shù)，確保該系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，達(dá)到安全供電目的，基于此煤礦供配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)電壓、電源線路時(shí)，需綜合考量本企業(yè)所在地區(qū)供電部門配電能力，通常情況下年產(chǎn)量較大、電氣設(shè)備應(yīng)用較多的煤礦企業(yè)，電壓等級(jí)應(yīng)相對(duì)較高，即110kV或35kV。在設(shè)計(jì)兩回路線時(shí)，需從不同區(qū)域變電所內(nèi)引入線路，例如對(duì)小型礦井以及敷設(shè)電氣設(shè)備較少的煤礦企業(yè)，兩回線路可從兩個(gè)10kV變電所引入，亦可以從一個(gè)變電所兩個(gè)母線斷引入，同時(shí)以10kV為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)下井高壓[3]。

五、供配電設(shè)備的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方法

煤礦企業(yè)在日常運(yùn)營(yíng)過程中所需供配電設(shè)備相對(duì)較多，其綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方法可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：（1）變壓器。在供配電系統(tǒng)中變壓器必不可少，為落實(shí)該系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)，需依據(jù)煤礦企業(yè)供配電需求，合理選擇變壓器，如S11.S13、S14.SH15等損耗節(jié)能型變壓器系列，亦可以選擇具備載調(diào)壓功能的變壓器，用以調(diào)節(jié)該系統(tǒng)內(nèi)電壓波動(dòng)情況，繼而改善供電質(zhì)量;（2）發(fā)電機(jī)。異步發(fā)電機(jī)在煤礦供配電系統(tǒng)內(nèi)較為常見，其工作效率與發(fā)電機(jī)功率成正比，在該系統(tǒng)內(nèi)約有75%無(wú)功功率由異步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，0.2—0.3為異步發(fā)電機(jī)空載功率因數(shù)，該設(shè)備在滿載條件下以0.85—0.86為其功率因數(shù)。煤礦企業(yè)在選擇發(fā)電機(jī)時(shí)，應(yīng)依據(jù)供配電系統(tǒng)合理選擇容量，依據(jù)滿負(fù)荷指標(biāo)控制該設(shè)備容量;（3）照明設(shè)備、低壓電器。二者均需具備節(jié)能環(huán)保特性，在此基礎(chǔ)上科學(xué)配置照明設(shè)備、低壓電器數(shù)量，盡可能減少相關(guān)設(shè)備敷設(shè)頻次，達(dá)到節(jié)能降耗目的，同時(shí)控制單位面積內(nèi)定燈具功率，在保障照明效果的基礎(chǔ)上率先選擇熒光燈，高壓鈉燈則較為適用于開采空間較大的供配電系統(tǒng);（4）依據(jù)煤礦供配電系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)需求，選擇并推廣敷設(shè)電子觸發(fā)器、電子鎮(zhèn)流器等先進(jìn)設(shè)備，落實(shí)該系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)。

六、提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)

依據(jù)煤礦企業(yè)供配電系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)況，合理提高該系統(tǒng)功率因數(shù)，繼而有效控制系統(tǒng)內(nèi)電能損耗，為此設(shè)計(jì)人員需在控制電動(dòng)機(jī)、變壓器等供配電設(shè)備時(shí)有效應(yīng)用靜電電容器，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償，減少電氣設(shè)備電流傳輸功率損耗量，同時(shí)為提升該系統(tǒng)內(nèi)的功率因數(shù)，需集中補(bǔ)償系統(tǒng)高壓，針對(duì)系統(tǒng)低壓則采用分散補(bǔ)償方法，分組配置給系統(tǒng)內(nèi)配電室電容器，充分發(fā)揮分散補(bǔ)償?shù)姆e極作用，合理安電容器組，繼而有效提升煤礦供配電系統(tǒng)運(yùn)行效率，達(dá)到該系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)目的。

七、供配電線路的綠色技能設(shè)計(jì)方法

在選擇與設(shè)計(jì)煤礦供配電線路時(shí)，需著重考慮煤礦電路設(shè)置情況及節(jié)能目標(biāo)，具體可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：（1）合理敷設(shè)，控制能耗。盡量削減線路總長(zhǎng)，合理控制該供電系統(tǒng)送電時(shí)的損耗;（2）合理選擇電阻率。在選擇導(dǎo)線過程中需著重考量其電阻率，依據(jù)該系統(tǒng)運(yùn)行情況選擇較小的電阻率，落實(shí)節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo);（3）合理選擇電路設(shè)計(jì)方式。供配電線路應(yīng)盡量設(shè)計(jì)為直線，針對(duì)有些較強(qiáng)季節(jié)性系統(tǒng)需設(shè)計(jì)成常年經(jīng)典線路形式，確保該系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，在提升該系統(tǒng)供電率的同時(shí)，可以保障供配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、綠色節(jié)能[4]。

八、提高煤礦供配電系統(tǒng)管理的質(zhì)量

煤礦企業(yè)運(yùn)營(yíng)規(guī)模依據(jù)煤炭資源儲(chǔ)備量及經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展大趨勢(shì)有所調(diào)整，需要積極參與到全國(guó)構(gòu)建生態(tài)文明型社會(huì)的發(fā)展活動(dòng)中，在獲取綠色經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，推動(dòng)本企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，為此煤礦企業(yè)需提高供配系管理的質(zhì)量，加大該系統(tǒng)能耗監(jiān)管力度，例如煤礦企業(yè)可以利用自動(dòng)化技術(shù)，在供配電系統(tǒng)內(nèi)敷設(shè)“能耗監(jiān)管系統(tǒng)”，將能耗監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在供配電系統(tǒng)中，科學(xué)設(shè)置監(jiān)測(cè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)24h無(wú)人管理，當(dāng)該系統(tǒng)電氣設(shè)備能耗超出預(yù)設(shè)參數(shù)，則會(huì)引發(fā)監(jiān)測(cè)設(shè)備預(yù)警，預(yù)警信息會(huì)傳輸至供配電系統(tǒng)中央控制室以及技術(shù)人員移動(dòng)設(shè)備中，并鎖定異常能耗區(qū)域，若由故障引發(fā)異常能耗，該系統(tǒng)還會(huì)酌情暫停相關(guān)設(shè)備及其所在系統(tǒng)，避免出現(xiàn)更大的系統(tǒng)故障，在保障該系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的前提下，落實(shí)能耗監(jiān)管目標(biāo)，為煤礦企業(yè)優(yōu)化設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)提供依據(jù)，繼而為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益[5]。

綜上所述，煤礦供配電系統(tǒng)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方法若想科學(xué)有效，需樹立綠色節(jié)能設(shè)計(jì)意識(shí)，明確綠色節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)，制訂綠色節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)劃，同時(shí)做好管理工作，在保障該系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性的同時(shí)，達(dá)到提高煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

參考文獻(xiàn)：

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