Зниження потоків реактивної потужності в шахтних електричних мережах при впровадженні асинхронного регульованого приводу магістральних конвеєрів

Abstract

Вугільна шахта являє собою енергоємне виробництво з багаторівневою розгалуженою елек-тричною мережею. Майже 90% споживачів електричної енергії – це технологічні установки з асинхрон-ними двигунами, що мало працюють у номінальних режимах. Це машини та механізми очисних робіт, магістральні конвеєри, водовідливні установки. Окрім значних втрат електроенергії (ЕЕ) у шахтній ме-режі від активної складової потужності, набувають вагомості втрати, що формуються від реактивної складової. Це пояснюється тим, що коефіцієнт потужності спеціальних вибухозахищених двигунів, що не перевищує 0,85 у номінальних режимах [5], стає ще меншим при недовантаженні, згідно з вимогами технологічного процесу. За даними роботи [6] для шахт Західного Донбасу на нижніх рівнях розподілу ЕЕ cosj знаходиться в межах 0,5–0,8, тобто складова реактивної потужності може майже у 1,5 раза пере-вищувати активну. Тому зниження перетоків реактивної енергії набуває ваги. У теперішній час разом з конденсаторними установками, ФКУ та активними тиристорними компен-саторами з'являється можливість зменшити реактивну потужність, яка передається шахтною мережею, за рахунок упровадження регульованого асинхронного приводу гірничих установок, що працюють від пе-ретворювачів частоти з ланкою постійного струму. У шахтній розподільній мережі таке рішення до неда-внього часу було неможливим за відсутності приводу у вибухозахищеному виконанні, проте зараз його впровадження набуває значних темпів. Сфера застосування асинхронного частотного регульованого приводу на шахті – механізми подачі очисних комбайнів, конвеєрні та водовідливні установки, шахтний підйом, вентилятори провітрювання. Мета роботи. Крім аналізу електромагнітних процесів у системі "живильна мережа –перетворювач частоти" й зниження споживання електроенергії при впровадженні регульованого приводу взагалі [4, 8], має інтерес оцінка впливу приводу магістральних конвеєрів на базі АД з ПЧ (рис. 1) на потоки реактив-ної енергії та втрати активної потужності у підземній розподільній мережі, що і є метою даного дослі-дження. Основний зміст роботи. Нові тенденції у статичній перетворювальній техніці зумовили вихід на передній план двох типів перетворювачів частоти з ланкою постійного струму – АІН з ШІМ (автономний інвертор напруги з широтно-імпульсною модуляцією) і некерованим мережним перетворювачем [1], а також АІН з ШІМ та мережним перетворювачем з САК (система активної компенсації) [3,9]. Перший варіант привабливий через його порівняно невелику вартість (використовуються некеровані напівпрові-дникові елементи у мережному перетворювачі), а другий – через можливість повного компенсування всіх неактивних складових струму як самого навантаження інвертора, так і інших споживачів, приєдна-них у місці з`єднання ПЧ з САК до живильного трансформатора.