Повышение качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт
https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-1-66-77
Аннотация
Одним из основных факторов эффективного функционирования системы электроснабжения высокопроизводительных угольных шахт является бесперебойное питание электроэнергией подземных потребителей всего технологического цикла при достаточном количестве электроэнергии с обязательным соблюдением показателей ее качества. Анализ электропотребления высокопроизводительной угольной шахты показал, что порядка 57 % потребителей электрической энергии расположены в подземных выработках. Потребители можно разделить на участки основного технологического процесса добычи угля: добычные участки (13 %); участки конвейерного транспорта (13 %); подготовительные участки (8 %), и участки вспомогательных процессов добычи угля: водоотлив (23 %). Увеличение доли регулируемых электроприводов в общем балансе мощностей выемочных участков приводит к появлению факторов, не характерных ранее для подземных электрических сетей. К таким факторам относятся изменение гармонического состава сети, появление высших гармоник тока и напряжения, оказывающих влияние на питающую сеть, нагрев электрооборудования, потери мощности и электроэнергии. Поэтому вопросы повышения качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт являются актуальными. В результате проведенных исследований разработана методика проведения экспериментальных исследований показателей качества электрической энергии (представленная в виде алгоритма) применительно к специфическим условиям высокопроизводительных угольных шахт, в том числе опасных по внезапным выбросам газа и пыли. Данная методика была апробирована на ряде угольных шахт компании АО «СУЭК-Кузбасс». Также представлены результаты проведенных экспериментальных исследований по определению фактического уровня суммарного коэффициента гармонических составляющих в подземных электрических сетях выемочных участков угольных шахт. Важное значение имеет обоснование параметров фильтра высших гармоник, представленный алгоритм расчета которого основывается на разработанной методике. Исследования показали, что применение прямого и обратного преобразований Clarke для расчета параметров фильтра высших гармоник применимы для всех уровней напряжений. Имитационная модель системы электроснабжения выемочного участка угольной шахты позволяет исследовать условия демпфирования высших гармоник с помощью устройства повышения качества электрической энергии. Использование предложенных технических решений по повышению качества электрической энергии на основе имитационного моделирования позволило сделать заключение об успешном демпфировании высших гармоник, в частности, снижении суммарного значения напряжения гармонических составляющих (THD (U)) с 9,07 до 1,77 %.
Об авторах
Л. А. Плащанский
Национальный исследовательский технологический университет «Московский институт стали и сплавов» (НИТУ МИСиС)
Россия
Россия
Леонид Александрович Плащанский – кандидат технических наук, профессор кафедры «Энергетика и энергоэффективность горной промышленности»
Scopus ID 57193312566
г. Москва
С. Н. Решетняк
Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН)
Россия
Россия
Сергей Николаевич Решетняк – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории 2.3 «Геотехнологических рисков при освоении газоносных угольных и рудных месторождений»
Scopus ID 57117619500
г. Москва
М. Ю. Решетняк
Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН)
Россия
Россия
Мария Юрьевна Решетняк – научный сотрудник лаборатории 2.3 «Геотехнологических рисков при освоении газоносных угольных и рудных месторождений»
Scopus ID 57210212672
г. Москва
Список литературы
1. Рубан А. Д., Артемьев В. Б., Забурдяев В. С., Забурдяев Г. С., Руденко Ю. Ф. Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах. М.: Изд-во ООО «Московский издательский дом»; 2009. 396 с.
2. Сидоренко А.А., Дмитриев П. Н., Ярошенко В. В. Комплексное обоснование технологической структуры угольной шахты. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(8):5–22. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_8_0_5
3. Kazanin O. I., Sidorenko A.A., Meshkov A.A., Sidorenko S.A. Reproduction of the longwall panels: modern requirements for the technology and organization of the development operations at coal mines. Eurasian mining. 2020;(2):15–30. https://doi.org/10.17580/em.2020.02.05
4. Копылов К. Н., Кубрин С. С., Решетняк С. Н. Повышение уровня энергоэффективности и безопасности выемочного участка угольной шахты. Горный журнал. 2019;(4):85–89. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.04.19
5. Плащанский Л.А., Решетняк М. Ю. Анализ электромеханических систем выемочных комбайнов угольных шахт высокой производительности. Энергобезопасность и энергосбережение. 2019;(3):17–21. https://doi.org/10.18635/2071-2219-2019-3-17-21
6. Копылов К. Н., Кубрин С. С., Решетняк С. Н. Актуальность повышения уровня энергоэффективности и безопасности выемочного участка угольной шахты. Уголь. 2018;(10):66–71. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2018-10-66-67
7. Пивняк Г. Г., Заика В. Т., Самойленко В. В. Научные и методические основы эффективного использования электроэнергии на угольных шахтах Украины. Горный журнал. 2010;(7):92–96.
8. Бабокин Г. И., Шпрехер Д. М. Повышение энергоэффективности механизированного очистного забоя угольной шахты. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(9):122–134. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_9_0_122
9. Косарева-Володько О. В. Анализ существующих подходов и систем диагностирования масляных трансформаторов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019;(2):129–135. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-02-0-129-135
10. Решетняк М. Ю. Исследование гармонического состава в электрических сетях поверхностного комплекса высокопроизводительных угольных шахт. Электротехнические и информационные системы и комплексы 2019;(4):61-67. https://doi.org/10.17122/1999–5458-2019-15-4-61-67
11. Плащанский Л.А., Решетняк М. Ю. Анализ гармонического состава в электрических сетях понизительных подстанций угольных шахт. Горный журнал. 2020;(5):63–67. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.05.11
12. Шевырёв Ю. В., Шевырева Н. Ю. Улучшение формы напряжения в системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса с активным выпрямителем. Горный журнал. 2019;(1):66–69. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.01.14
13. До Т. Л. Исследование, оценка и предложения по решению проблемы качества электроэнергии для системы электроснабжения глиноземного завода в Лам Донге, Вьетнам. Горные науки и технологии. 2021;6(2):121–127. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2021-2-121-127
14. Limongi L. R., da Silva Filho L. R., Genu L. G. B., Bradaschia F., Cavalcanti M. C. Transformerless hybrid power filter based on a six-switch two-leg inverter for improved harmonic compensation performance. In: IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2015;62(1):40–51. https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2327571
15. Bebikhov Y.V., Egorov A. N., Semenov A. S. How higher harmonics affect the electrical facilities in mining power systems. In: 2020 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2020. Pp. 1–7. https://doi.org/10.1109/ICIEAM48468.2020.9111965
16. Cheng M., Yanbin L. Research on application of active power filter in harmonic wave suppression of coal mine. Journal of Chongqing University of Technology (Natural Science). 2014;28(11):107–110.
17. Meshcheryakov V. N., Evseev A. M., Boikov A. I. The active energy filter for compensation of harmonic distortion in motor soft starter. In: IEEE 58th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). 2017. Pp. 1–6. https://doi.org/10.1109/RTUCON.2017.8124786
18. Semenov A. S., Kuznetsov N. M. An analysis of the results of monitoring the quality of electric power in an underground mine. Measurement Techniques. 2014;57(4):417–420. https://doi.org/10.1007/s11018-014-0470-8
19. Шевырев Ю. В., Шевырева Н. Ю., Плехов А. С., Титов Д. Ю. Применение компьютерных моделей для выбора регуляторов качества электроэнергии при работе электроприводов с полупроводниковыми преобразователями. Нижний Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р. Е. Алексеева; 2018. 180 с.
20. Герман-Галкин С. Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab-Simulink. СПб.: Издательство Лань; 2013. 448 с.
Рецензия
Для цитирования:
Плащанский Л.А., Решетняк С.Н., Решетняк М.Ю. Повышение качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт. Горные науки и технологии. 2022;7(1):66-77. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-1-66-77
For citation:
Plashchansky L.A., Reshetnyak S.N., Reshetnyak M.Y. Improvement of the electric energy quality in underground electric networks in highly productive coal mines. Mining Science and Technology (Russia). 2022;7(1):66-77. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-1-66-77
Просмотров:
651
Послать статью по эл. почте 