許 樂

（同煤集團(tuán)朔州朔煤王坪煤電公司，山西 朔州 038300）

1 引言

同煤集團(tuán)朔州煤電王坪煤電公司井下開采作業(yè)已經(jīng)基本實現(xiàn)了自動化，解放了大量的人力。自動化技術(shù)的成功引進(jìn)相較從前很大程度上提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和作業(yè)安全，大量使用電氣設(shè)備對于供應(yīng)電力的穩(wěn)定安全也是一個很大的挑戰(zhàn)。王坪煤礦的設(shè)備年度用電量報表中的數(shù)據(jù)顯示，在王坪煤礦中礦井固定設(shè)備、原煤生產(chǎn)、輸送等三大類設(shè)備的用電輸出占該礦電力輸出的60%以上，其大功率設(shè)備的大量使用導(dǎo)致電路中無功功率與諧振波形大大增加，影響供電質(zhì)量以及設(shè)備安全，同時還造成大量的電能浪費。所以迫切需要將節(jié)能技術(shù)運用到井下供電系統(tǒng)中，來解決該礦面臨的問題。

2 礦井用電負(fù)荷構(gòu)成

在煤礦生產(chǎn)中，承擔(dān)主要電力服務(wù)的對象有以下6 個方面，具體如圖1 所示。

圖1 用電服務(wù)分類

根據(jù)王坪煤礦設(shè)備年度用電量報表中的數(shù)據(jù)，礦井固定設(shè)備、原煤生產(chǎn)、輸送等用電，達(dá)到了煤礦全年用電的一半以上，所以該礦的煤礦電氣自動化節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計將會圍繞這三項主要的用電負(fù)荷。對設(shè)備的電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計，旨在通過調(diào)節(jié)后的穩(wěn)定電力資源來維持設(shè)備的正常高效運轉(zhuǎn)，達(dá)到從設(shè)備端降低能耗的目的。該礦的節(jié)能系統(tǒng)以煤礦現(xiàn)有的用電監(jiān)測為基礎(chǔ)，在受干擾嚴(yán)重的部位安裝節(jié)能設(shè)施，提高功率因數(shù)，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

3 電氣自動化節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計

目前王坪煤礦引進(jìn)了大量的大功率電氣設(shè)備，大功率設(shè)備在使用過程中會造成煤礦現(xiàn)有電力供應(yīng)系統(tǒng)的無功功率和交變電流中諧波的增加。該項增加會對煤礦電力供應(yīng)的質(zhì)量造成影響，產(chǎn)生大量的電力浪費，長期工作在這種環(huán)境的設(shè)備其壽命會大打折扣，進(jìn)而加大企業(yè)的成本，造成浪費。該礦設(shè)計的節(jié)能系統(tǒng)就是以此為基礎(chǔ)，將節(jié)能設(shè)備并入供電系統(tǒng)中，旨在將無功功率與諧振相互關(guān)聯(lián)，在補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率的同時，減少甚至消除其諧波，提高電力質(zhì)量，保證煤礦電氣設(shè)備穩(wěn)定持久的運行。

新系統(tǒng)主要用于該礦井下1140V 的供電系統(tǒng)，將設(shè)備并入原有系統(tǒng)，其中設(shè)備中的控制器通過對共、分回路的調(diào)節(jié)來進(jìn)行系統(tǒng)的無功功率的補(bǔ)充以及諧振頻次的消除工作。節(jié)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖2 所示。

圖2 電氣自動化節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖

在系統(tǒng)中發(fā)揮主要節(jié)能作用的為綜合節(jié)能裝置，該裝置的設(shè)計電路如圖3 所示。為了充分發(fā)揮設(shè)備的功效，應(yīng)設(shè)置功率因數(shù)控制器，當(dāng)其低于設(shè)定值時，就會觸發(fā)補(bǔ)充回路，對電路中的無功功率進(jìn)行補(bǔ)充。為了保護(hù)設(shè)備，還需要安裝保護(hù)器，具體形式如下所示。

圖3 節(jié)能裝置控制器設(shè)計電路

在電氣自動化節(jié)能系統(tǒng)中，正常工作的裝置，除了要保證圖3 所示的控制器電路正常，還需要保證裝置主電路的正常，因此對于設(shè)備的主電路的設(shè)計也是相當(dāng)重要的。圖4 所示的是設(shè)備主電路的電路圖。

由圖4 可知，主電路由4 部分回路組成，且回路組成成分一致，分別有電容器、電抗器、節(jié)能智能控制器、檢測電路溫度的溫度器以及監(jiān)測電路穩(wěn)定的電流電壓表等。通過對設(shè)計系統(tǒng)的驗證結(jié)果分析，該系統(tǒng)有效解決了大功率設(shè)備無功功率增加與諧振頻次增加的現(xiàn)象，進(jìn)而實現(xiàn)了設(shè)備平穩(wěn)運行、耗電量降低的目的。

圖4 節(jié)能裝置設(shè)計主電路圖

4 結(jié)語

本系統(tǒng)是以煤礦實際供電系統(tǒng)、電氣設(shè)備實際運行狀態(tài)為基礎(chǔ)，通過對文獻(xiàn)資料的查詢，將設(shè)計出的節(jié)能裝置與現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)合，組成新的節(jié)能電氣系統(tǒng)，從補(bǔ)償無功功率與降低諧振波形的頻率出發(fā)，通過控制器的監(jiān)測，對用電設(shè)備進(jìn)行必要的以及相對應(yīng)的功率補(bǔ)充，同時還可以降低甚至消除諧振波形出現(xiàn)的頻次，降低了設(shè)備的損耗，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。