Повышение качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт

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 %.