方巖
摘 要 當(dāng)前,能源的消耗問題是我國面對的嚴(yán)峻問題之一,面對能源利用率低下的現(xiàn)狀,國人一直致力于能源利用效率的提高上。作為一種二次能源,電能已經(jīng)成為制約煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。文章針對煤礦供配電中的節(jié)能設(shè)計進行研究,在安全可靠的前提下,給出了相應(yīng)的經(jīng)濟節(jié)能措施,并就節(jié)能管理問題進行了簡要的論述。
關(guān)鍵詞 煤礦;供配電;節(jié)能設(shè)計;節(jié)能方法
中圖分類號:TD6 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)02-0078-01
相關(guān)數(shù)據(jù)表明,在總的發(fā)電率中,電網(wǎng)的損耗占據(jù)了5%,采取合理措施降低供配電中的電能損耗有著重要的現(xiàn)實意義。在煤礦供配電系統(tǒng)的設(shè)計中,為了實現(xiàn)節(jié)能,應(yīng)該從以下幾個方面入手:電壓等級的選擇、線路設(shè)計、變壓器以及電動機的選擇、提高功率因數(shù)、科學(xué)選擇低壓電器以及照明設(shè)備等。
1 供配電系統(tǒng)設(shè)計中的節(jié)能方法
1.1 電壓等級選擇及線路的設(shè)計
在供配電中使用截面積較大的導(dǎo)線電纜能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能,但是這種方案同時也增大了投資;而如果使用截面積較小的電纜則會對線路的可靠運行造成影響,從而影響到生產(chǎn)的安全進行。在進行線路設(shè)計時,應(yīng)該遵循減少線路損耗的原則。當(dāng)配電線路中通過電流時就會產(chǎn)生功耗。具體來講,通常情況下,線路上的電流是恒定不變的,要想減小損耗,只能盡可能的降低線路的電阻;而線路的電阻與線路長度是成正比的,線路越長,其電阻越大,由此造成的損耗也越大。為了減小線路的電阻,可以選擇電阻率小的導(dǎo)線材料,如:銅芯導(dǎo)線、鋁線等;其次,應(yīng)該盡量縮短線路的長度,在線路設(shè)計時盡可能的走直線;在低壓配電系統(tǒng)設(shè)計中,盡可能的少走回頭路。變電所在位置選擇時盡可能的選擇在負荷中心,縮短供電半徑。在線路較長的情況下,在載流量、熱穩(wěn)定性等要求滿足的基礎(chǔ)上,盡可能的選擇大一級的線路截面。最后,對于一些具有季節(jié)性負荷特點的線路,可以將其看成是常年使用的供電線路,以減少線路電阻。
1.2 變壓器和電動機的選擇
在變電設(shè)備中,變壓器是最為關(guān)鍵的設(shè)備之一,它在電力系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用,具有使用量大、運行時間長等特點。在選擇和使用變壓器時如果能夠做到科學(xué)合理,會在很大程度上實現(xiàn)節(jié)能。在變壓器的選擇上,應(yīng)該盡可能的選擇S、S10、S11等系列,它們屬于損耗節(jié)能型的變壓器。當(dāng)供配電系統(tǒng)中的電壓波動較大時,為了實現(xiàn)電能質(zhì)量的改善,也可以使用有載調(diào)壓變壓器。
在工業(yè)電動機中,異步電動機是十分常見的一種,工作效率以及功率因數(shù)是其兩項重要的經(jīng)濟指標(biāo),而這兩項指標(biāo)是緊密聯(lián)系的,提高其工作效率時,其功率因數(shù)也得到了改善;而提高功率因數(shù),其工作效率也會跟著提高。經(jīng)驗表明,對于異步電動機而言,其無功功率在供配電系統(tǒng)無功功率中占有75%以上的比例;其空載功率因數(shù)低到0.2~0.3;在滿載情況下,其功率因數(shù)可以達到0.85~0.89。在具體設(shè)計過程中,首先應(yīng)該正確選擇容量,異步電動機的容量不宜過大,其能夠滿負荷運行即可。
1.3 功率因數(shù)的提高
提高系統(tǒng)的功率因數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)降耗的目的。就輸電線路來說,其線損包括兩個方面:一是有功傳輸過程中的損耗;二是無功傳輸過程中的損耗。進行有功傳輸是設(shè)備功能的需要,基本上是固定不變的;在供配電系統(tǒng)中,很多設(shè)備是呈現(xiàn)感性的,如:電動機、變壓器、燈具等,它們在通電后會產(chǎn)生感性無功電流,在傳輸過程中會造成功率損耗,而這一部分損耗是可以通過技術(shù)措施避免的。可以使用靜電電容器進行無功補償,提高功率因數(shù),減少損耗。由于電容器通電后能夠產(chǎn)生容性無功電流,從而將運行設(shè)備中產(chǎn)生的感性無功電流抵消掉。
另外,還可以采用高壓集中補償、低壓分散補償以及低壓成組補償?shù)确绞竭M行整體無功電流的降低。在高壓集中補償中,主要手段是:在變電所的二次側(cè)母線上,或者是配電變壓器的低壓母線上集中安裝電容器組。這種方式具有安裝方便、運行可靠、利用率高等特點;但是這種方式在電氣設(shè)備不連續(xù)運行或者是輕載運行并且沒有相應(yīng)的自動控制裝置時會出現(xiàn)過補償?shù)默F(xiàn)象,進而會導(dǎo)致電壓的升高,降低電壓質(zhì)量。在低壓分散補償中,主要手段是:在車間的配電室或者是變電所的分路出線上安裝電容器分組,實現(xiàn)內(nèi)部的多組分散補償。這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)與部分負荷變動的同時投切,在負荷較為分散的場合使用十分適宜。這種補償方式具有:效果好、方式靈活、易于控制等優(yōu)點。對于煤礦供配電系統(tǒng)而言,常用的無功補償方式有4種:高壓集中補償、低壓分散補償、低壓成組補償以及可在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器。
1.4 低壓電器及照明設(shè)備的選擇
作為使用數(shù)量多、面積廣的基礎(chǔ)性元件,其總的用電量是十分可觀的;在進行低壓電器的節(jié)能設(shè)計中,應(yīng)該采用成熟有效的節(jié)能型低壓電器。另外,在保證照明系統(tǒng)的作業(yè)視覺要求和照明質(zhì)量的前提下,在設(shè)計上應(yīng)該盡可能的減少照明系統(tǒng)中的光能損失。要對單位面積上燈具的安裝功率進行控制,通常情況下,在滿足照明質(zhì)量的前提下,可以優(yōu)先選擇熒光燈以及緊湊型熒光燈,其發(fā)光效率更高;而在高大的車間和廠房以及室外中則應(yīng)該采用高壓鈉燈。另外,要不斷推廣使用一些低耗性優(yōu)的附件,如:電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器以及電子觸發(fā)器等。在公共建筑場所,熒光燈還可以使用無功補償?shù)臒艟摺3酥?,還可以從改進燈具控制方式的角度出發(fā),依據(jù)照明的實際特點,適當(dāng)增加照明開關(guān)點等。
2 煤礦供配電節(jié)能管理措施
在傳統(tǒng)礦井中,由于井下的工作條件復(fù)雜,各個配電點下的使用成員來自不同的單位,配電設(shè)備較為落后,較難實現(xiàn)實際耗電量的合理考核。對于設(shè)備空轉(zhuǎn)條件下的實時監(jiān)控也較難實現(xiàn),這就造成了節(jié)能控制無法落到實處,最終導(dǎo)致電能的浪費。因此,對于現(xiàn)代煤礦而言,首先應(yīng)該建立科學(xué)的電力監(jiān)測管理系統(tǒng),對電能計量進行科學(xué)管理,對供電系統(tǒng)中的各項電氣參數(shù)和曲線進行監(jiān)測,并且記錄下系統(tǒng)的運行過程,實現(xiàn)運行狀態(tài)的自動判別和報警。其次,要建立相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),實時顯示全礦的總用電量、最大需求量、母線電壓等的情況;同時還應(yīng)該動態(tài)統(tǒng)計三相電壓和電流、有功和無功、功率因數(shù)等參數(shù)。
3 結(jié)束語
在保證煤礦企業(yè)順利施工的過程中,電能是重要的能源,就當(dāng)前來看,電能的浪費依然是一個十分普遍的問題,在各個煤礦企業(yè)中都存在,這直接制約了煤礦企業(yè)的高效發(fā)展,提高能源利用率迫在眉睫。本文主要從電壓等級的選擇、線路設(shè)計、變壓器以及電動機的選擇、提高功率因數(shù)、科學(xué)選擇低壓電器以及照明設(shè)備等方面對節(jié)能設(shè)計進行了探討,最后提出了相應(yīng)的管理措施。
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