Компенсация реактивной мощности на предприятиях добычи полезных ископаемых

Анонс: Правильный подход к расчету баланса мощности в силовых сетях предприятий добычи полезных ископаемых. Типовые нелинейные нагрузки силовых сетей,установки компенсации реактивной мощности и фильтры гармоник предприятий подобыче полезных ископаемых.

Если рассматривать современное предприятие по добыче полезных ископаемых, то вне зависимости от формы собственности (ОАО, ЗАО, АО и др.), профиля деятельности по разработке минерально-сырьевой базы России, принадлежности к отрасли экономики страны (угольная, горнохимическая, черная, цветная металлургия и др.), любая компания, холдинг, комбинат, объединение и пр. базируется на разветвленных силовых сетях с нелинейной и, зачастую быстроизменяющейся нагрузкой.

Граница балансовой принадлежности силовых сетей комбинатов, объединений полного цикла может проходить по ТП среднего напряжения, отдельных видов (организаций) предприятий по добыче полезных ископаемых (шахта, рудник, карьер (разрез), прииск, ГОК, ГОФ, ЦОФ и др.) по подстанциям низкого среднего напряжения и даже низковольтным ТП. Однако defacto все сети «делятся» между собой, как перетоками реактивной мощности, так и гармоническими возмущениями, что априори ведет к ухудшению качества электроэнергии, сбоям в электроснабжении, повышению рисков аварийности и увеличению смет оплаты за энергоносители.

Поэтому сегодня:

• балансы мощности в силовых сетях предприятий по добыче полезных ископаемых целесообразно рассчитывать по «параллепипеду» согласно международного IEEE 1459 с учетом эмиссии, трансмиссии гармонических искажений;
• финансовые выгоды от административно-технических мероприятий по нивелированию возмущений в сетях будут комплексными и от интеграции установок компенсации реактивной мощности, и от применения фильтров гармоник;
• любое техническое средство нивелирования перетоков реактивной энергии, эмиссии, трансмиссии гармонических искажений должно проектироваться на профессиональном уровне и исключительно по данным полноценного энергоаудита конкретного объекта с определением спектра и амплитуд гармоник вплоть по 49 порядка.

Типовые нелинейные нагрузки силовых сетей предприятий по добыче полезных ископаемых.

Если в качестве примера рассматривать угольную промышленность, то к отдельным (или в составе комбинатов, объединений) объектам с силовыми сетями на собственном балансе (в качестве Абонентов или Субабонентов) можно отнести предприятия по:

• добыче угля - шахты, рудники, карьеры (разрезы), обогащению угля – индивидуальные, групповые, центральные обогатительные фабрики (ОФ, ГОФ, ЦОФ);
• подготовке угля к реализации, работающие на территориях шахт, рудников, разрезов или ОФ, ГОФ, ЦОФ с выполнением операций по перевалке, транспортировке, дроблению, сушке, очистке и пр.;
• охране окружающей среды от загрязнений – воздухоочистка, водоподготовка, сокращение выбросов и т.д.

Основная доля реактивной мощности на любом предприятии угольной промышленности потребляется нагрузкой напряжения 6/0,4 кВ (трансформаторы, электродвигатели), причем превалируют частотно-регулируемые электроприводы на ШИМ преобразователях (см. о спектре гармонических искажений по току и напряжению для 2-х, 3-х, 6-ти и 12-ти импульсных ШИМ преобразователей здесь), что делает актуальным вопрос не только компенсации реактивной мощности, но и нивелирования наброса гармонических токов.

Вносят свою «лепту» в объемы перетока реактивной мощности и эмиссию гармонических искажений приводы систем вентиляции, электродвигателей насосных установок, станций водоподготовки, системы освещения (как правило на лампах типа ДРЛ), сервера программно-аппаратных комплексов АСУ (на прогрессивных горнодобывающих предприятиях), причем значительная доля этой нелинейной нагрузки однофазная, территориально распределенная и это создает высокие риски перекоса фаз, несимметрии и несинусоидальности тока и напряжения.

Традиционные «решения» компенсации реактивной мощности на угольных разрезах за счет перевозбуждения синхронных двигателей экскаваторов были мало эффективными раньше, а сегодня рассматриваются, как негативные, поскольку нагружают сеть перетоком реактивной энергии на всем участке от генерации до потребления. Более прогрессивными решениями стали способы групповой, индивидуальной и комбинированной (групповой и индивидуальной) компенсации с помощью конденсаторных установок, батарей, модулей конденсаторов, а также пассивных резонансных фильтров для нивелирования наброса токов гармоник.

Установки компенсации реактивной мощности и фильтры гармоник для предприятий добычи полезных ископаемых.

Несмотря на информационный бум цифровизации страны, в том числе цифровой трансформации электросетей и особенно во время стагнации практически всех отраслей экономики следует признать очевидным, что лучшими (на текущий момент) техническими решениями нивелирования перетоков реактивной мощности и локализации источников гармонических возмущений будут: