Повышение коэффициента мощности и нивелирование гармоник в сетях горнодобывающих предприятий

Анонс: Энергоемкость и энергопотребление предприятий горнодобывающей промышленности. Особенности энергопотребления и нагрузки горнодобывающих предприятий и комплексов. Повышение коэффициента мощности и нивелирование гармоник в сетях горнодобывающих предприятий.

Горнодобывающая промышленность входит в число наиболее энергоемких и высокие значения удельного потребления электроэнергии характерны и для сравнительно небольших предприятий, и для комплексов вне зависимости от типа выработки (открытого поверхностного в разрезах или закрытого глубинного, нагорного или нагорно-глубинного). В большей степени такая особенность обусловлена:

• значительной долей мощного оборудования с электроприводами постоянного тока, двигатели которых работают от управляемых ШИМ преобразователей (регулируемых генераторов, статических преобразователей частоты), формирующих дисбаланс активной и реактивной энергии;
• разветвленностью сетей, особенно в масштабных подземных выработках с ЦПП, РПП, УПП, ППП (центральными, распределительными, участковыми (стационарными и передвижными), преобразовательными подземными подстанциями), депо электровозов, большим числом основных рудоподъемных, вспомогательных стволов со скиповыми, клетьевыми подъемниками и т.д.;
• проектированием предприятий с нормируемым коэффициентом резерва, что априори определяет неполную загрузку трансформаторов, асинхронных двигателей и, соответственно, повышенное потребление реактивной энергии и потери активной мощности на передачу реактивной составляющей.

Особенности энергопотребления и нагрузки горнодобывающих предприятий и комплексов.

Силовые сети горнодобывающих предприятий и комплексов подключаются к подстанциям низкого среднего напряжения по стороне 10/6 кВ, а основную нагрузку формируют:

• электродвигатели электроприводов постоянного тока, питаемые регулируемых генераторов, статических тиристорных инверторов или статических преобразователей частоты – это приводы скипового или клетьевого подъема, для которых обычно используется 6-ти или 12-ти импульсная схема выпрямления, экскаваторов-драглайнов в разрезах, двигатели тяговых приводов электровозов, конвейеров и т.д.;
  Справка: ШИМ преобразователи являются не только активными потребителями реактивной энергии, но и источниками гармонических возмущений, а искажения тока зависит от типа преобразователя (см. спектральный состав токов электроприводов на базе 6-ти и 12-ти импульсного ШИМ преобразователей ниже).
  Рис. Спектральный состав токов электроприводов скипового и клетьевого подъема на базе 12-ти (графики выше) и 6-ти импульсного (графики ниже) ШИМ преобразователей. Из графиков видно, что 12-ти импульсный ШИП преобразователь генерирует в сеть интенсивные гармоники 11, 13, 23, 25, 35, 37 порядков, а 6-ти импульсный – гармоники 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23 порядков.
• асинхронные двигатели переменного (а в современных комплексах и постоянного) тока зумпфовых водоотливных, дробильных, обеспыливающих установок, опрокидывателей и толкателей, виброгрохот-питателей, компрессоров холодильных машин, агрегатов и станций водоснабжения, водоотведения, водоподготовки, водоочистки, систем вентиляции, кондиционирования, аспирации и т.д.;
• трансформаторы центральных, распределительных, участковых (стационарных и передвижных), преобразовательных подстанций, трансформаторы собственных нужд, отдельного оборудования;
• осветительные установки, как правило с лампами типа ДРЛ, реже светодиодными на импульсных источниках питания, аккумуляторы, ИБП аварийного освещения и пр.

Даже при условно стабильном, прогнозируемом и управляемом системами диспетчерского автоматизированного управления режиме работы оборудования значительная доля нагрузки с нелинейными вольтамперными характеристиками, в том числе ШИМ преобразователей с большим потреблением реактивной энергии и генерацией гармонических искажений в сеть создает условия несинусоидальности тока и напряжения, дисбаланса мощности, значительных потерь и снижения качества электроэнергии, сбоев работы устройств релейной защиты и автоматики, повышения рисков аварийности и, соответственно, экономического ущерба предприятия.

Важно: Компания «МИРКОН» акцентирует внимание менеджментов горнодобывающих предприятий и комплексов на том, что:

• Постановлениями Правительства РФ N 937 от 13.08.2018 и N 1622 от 21.12.2018 в «Правила недискриминационного доступа...» внесены изменения, обязывающие потребителя обеспечивать, как надлежащее техническое состояние и функциональность оборудования, регулирующего реактивную мощность (пункт «в» п.14 раздела II), так и показатели качества электроэнергии и соотношения потребления активной и реактивной мощности, соответствующие обязательным требованиям ТУ на подключение (пункт «е» п.14 раздела II);
• во исполнение требований Постановления Правительства РФ N 937 от 13.08.2018 «Правила технологического функционирования электроэнергетических систем и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации» Минэнерго России разработан и действует с 18 января 2020 года Приказ № 465 от 14.05.2019, формализующий «Правила проведения технического освидетельствования оборудования, зданий и сооружений объектов электроэнергетики», где в п. 4 раздела II определены объекты обязательного технического освидетельствования и в их числе статические компенсаторы, конденсаторные установки и конденсаторы классом напряжения 1 кВ и выше.

Повышение коэффициента мощности и нивелирование гармоник в сетях горнодобывающих предприятий.

Практика успешной реализации проектов энергосбережения и повышения энергоэффективности горнодобывающих (и не только) предприятий компании «МИРКОН» показывает, что:

• проект энергосбережения и повышения качества электроэнергии для горнодобывающего предприятия должен быть:
  - индивидуальным, разработанным на основе профессионального энергоаудита с мониторингом сети по максимально полному пакету параметров качества электроэнергии;
  - комплексным – включать организационно-технические мероприятия и интеграцию, как установок повышения коэффициента мощности, так и фильтров гармоник (активных или гибридных) для локализации источников гармонических возмущений;
• эффективное снижение перетоков реактивной энергии по сегментам силовой сети горнодобывающего предприятия возможно только при групповом, индивидуальном или комбинированном (смешанном) способе компенсации, причем из-за засорения сети гармоническими токами необходимо использовать дроссельные УКРМФ или установки с двух- и более ступенчатыми пассивными фильтрами гармоник;
• локализация гармонических возмущений эффективна и экономически целесообразна при максимально возможно близком расположении активного (или гибридного) фильтра гармоник к источнику;
• экономически выгодными для горнодобывающих предприятий и комплексов могут быть гибридные УКРМФ, УКРМТФ (с тиристорным управлением), мене дорогие чем полностью автоматические благодаря комплектации одной нерегулируемой ступенью для «срезания» фоновой потребности в реактивной энергии;
• экономически выгодными для горнодобывающих предприятий и комплексов могут быть гибридные фильтры гармоник (с активной и пассивной частями), в которых параллельно-последовательный колебательный контур (контуры) шунтирует гармонику (гармоники) низких порядков максимальной мощности, а инвертор активной части настроен на генерацию токов (в противофазе) гармоник других порядков, имеет меньшую мощность и цену.

Возврат к списку