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Aplicación y análisis de SVG a prueba de explosión de FGI en el sistema de suministro de energía subterráneo de las minas de carbón
En julio de 2007, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma y la Administración del Estado de Protección Ambiental se declararon claramente en el "Aviso sobre las opiniones para la conservación de la energía y la reducción de emisiones en la industria de las minas de carbón" de que la compensación dinámica de poder reactivo y las estrategias de compensación de energía reactiva local deben adoptarse en las minas subterráneas de carbón para garantizar que el factor promedio de la potencia de las líneas de suministro de energía después de la compensación sea mayor que 0.9. Sin embargo, la capacidad total instalada de las caras de trabajo en los sistemas de suministro de energía subterráneo de las minas de carbón operativas existentes y las minas en construcción en nuestro país aumentará significativamente con la mejora de la producción en el área minera o la renovación de equipos. Además, durante la etapa de diseño de la explotación de la mina, las líneas de la fuente de alimentación son demasiado largas, y el uso concentrado de una gran cantidad de equipos de minería y transporte de alta carga conduce a la proporción de energía reactiva en el sistema de consumo de energía. En la actualidad, el factor de potencia promedio del sistema de suministro de energía en la mayoría de las caras de trabajo subterráneas que no son compensadas por el equipo generalmente no excede 0.7. Sin embargo, en el estado donde el equipo motor se inicia con frecuencia, el factor de potencia puede incluso caer por debajo de 0.4.
El contenido excesivo de la potencia reactiva en el sistema de suministro de energía subterráneo no solo afecta seriamente la calidad de potencia en las minas de carbón subterráneas, sino que también trae desafíos al diseño de líneas de suministro de energía para la extracción subterránea de carbón y las caras de trabajo de túneles. Este documento analiza en detalle los esquemas de aplicación y los efectos de la SVG a prueba de explosión en diferentes condiciones de trabajo en las minas subterráneas de carbón, explora cómo esta tecnología resuelve el problema de potencia reactiva de larga data en la producción de minas de carbón, y analiza la importancia y el valor práctico de configurar los dispositivos SVG a prueba de explosión para mejorar el rendimiento del sistema de alimentación subterránea en las minas de suministro de carbón.
2. Análisis de la situación actual del sistema de suministro de energía en minas subterráneas de carbón
(1) Problemas de calidad de potencia subterránea
Con el avance continuo de la tecnología minera en nuestro país, el uso de equipos mineros de alta resistencia de alta potencia se ha convertido en la norma. Este cambio ha reducido efectivamente la dificultad de la minería de recursos de carbón a gran escala. Con la extensión gradual de la distancia entre la minería de carbón y el equipo de túneles y el equipo de suministro de energía, así como el aumento en la proporción del uso de equipos de frecuencia variable, los beneficios económicos de las empresas de producción de minería de carbón han mejorado significativamente. Sin embargo, estos desarrollos también van acompañados de diversos problemas de calidad de potencia en el sistema de suministro de energía subterráneo, específicamente manifestado como factor de potencia de bajo, caída de voltaje al final de la línea, caída de voltaje repentino, estabilidad de suministro de energía deficiente, fluctuación de voltaje y parpadeo de voltaje, etc.
Con la amplia aplicación de varios dispositivos electrónicos, como convertidores de frecuencia, cabrestantes, ejercicios neumáticos y locomotoras eléctricas en minas de carbón, estos dispositivos a menudo tienen las características del impacto y el desequilibrio no lineales. Durante su operación, generarán una gran cantidad de armónicos de alto orden, causando así la distorsión de las formas de onda de corriente y voltaje en el extremo de entrada del equipo, y afectando aún más la dificultad de iniciar el equipo. Además, la existencia de armónicos de alto orden no solo dificulta el inicio de equipos grandes, aumenta el desgaste del equipo durante el proceso de inicio, sino que también puede causar agotamiento frecuente o disparo del equipo. Estos problemas no solo aumentan los costos operativos de los equipos eléctricos, lo que hace que se sobrecaliente, reduzca la eficiencia y la seguridad, sino que también amenazan la confiabilidad del equipo de protección de retransmisión de nivel superior, posiblemente desencadenando diversos sistemas de protección para que mal funcionen o no funcionen. Además, los armónicos hasta cierto punto pueden causar resonancia local en el sistema, interfiriendo así con el funcionamiento normal de los equipos eléctricos. Este tipo de interferencia no solo reduce el rendimiento de aislamiento de los equipos mineros, aumenta el riesgo de accidentes de seguridad eléctrica, sino que también afecta seriamente la operación segura y la eficiencia de producción de las minas de carbón.
(2) La influencia de la potencia reactiva en el diseño de los sistemas subterráneos de suministro de energía a larga distancia
El diseño del sistema de energía en las minas de carbón está restringido por factores como las características geológicas del área minera y los beneficios económicos de la minería de carbón. Por lo tanto, el diseño del sistema de fuente de alimentación es relativamente complejo. En circunstancias normales, la estructura topológica del sistema de alimentación de la mina de carbón se muestra en la Figura 2. La subestación de 35 (10) kV en la superficie suministra energía a la subestación en el área minera a través de la subestación central, y luego la subestación en el área minera convierte el voltaje a 3.3kV/1.14kV a través de la subestación móvil para suministrar los puntos de distribución temporal en las caras de los trabajos de minería y excavación. En este sistema de suministro de alimentación, el cable más largo de 10 (6) kV desde subterráneo hasta la subestación del área minera final tiene hasta 10 kilómetros de longitud y contiene múltiples ramas. El punto de distribución más lejano al final de la cara de trabajo puede estar a hasta 5 kilómetros de la subestación del área minera, y la caída de voltaje en su extremo excede el 7% del voltaje nominal. También de acuerdo con los requisitos de la demanda de diferentes condiciones de trabajo, los requisitos tecnológicos de minería de la fuente de alimentación serán la configuración de la subestación del transformador móvil en el área minera o la entrada de la cara, la fuente de alimentación de 3.3 kV de 1 a 5 km (1.2). Teniendo en cuenta que el equipo de alta potencia genera una gran cantidad de potencia reactiva en el sistema de suministro de energía subterráneo durante el inicio y el funcionamiento normal, la corriente reactiva de impulso resultante provoca una caída de voltaje que excede el voltaje nominal en un 25% al final de las líneas de larga distancia, lo que resulta en la incapacidad del equipo en la cara de trabajo para operar normalmente.
3. Solución de FGI al problema de la fuente de alimentación subterránea
(1) Solución de compensación centralizada
El dispositivo de compensación de potencia reactiva de gran capacidad de 10 kV/6kV es adecuado para la instalación en puntos de distribución subterráneos de alto voltaje. Puede compensar centralmente todas las cargas de múltiples caras de trabajo de consumo de energía que suministran energía a este punto de distribución, mejorando efectivamente la calidad de potencia y el factor de potencia del consumo de energía que trabaja en la perspectiva de todo el sistema de suministro de energía, mientras filtra armónicos en la cuadrícula de potencia. Mejorando así la capacidad de transmisión y la eficiencia de la fuente de alimentación de las líneas de la fuente de alimentación. Además, este esquema de compensación puede mejorar significativamente la estabilidad y el efecto de ahorro de energía de la fuente de alimentación de larga distancia al estabilizar el voltaje. Esta configuración técnica no solo optimiza la eficiencia operativa del sistema de energía, sino que también ayuda a reducir los costos de operación y mantenimiento y lograr una fuente de alimentación eficiente y estable.
La solución de compensación centralizada puede compensar efectivamente la corriente reactiva en las líneas de suministro de alimentación de alto voltaje y reducir significativamente la pérdida del sistema al reducir la pérdida de corriente reactiva de las líneas. Mientras tanto, se puede mejorar el factor de potencia del sistema. Al seleccionar con precisión el equipo de compensación de potencia reactiva basados en el equipo eléctrico, el factor de potencia se puede aumentar de menos de 0.5 a 0.99. Además, esta tecnología también puede filtrar los armónicos existentes en el sistema, reducir las fallas de los equipos eléctricos causados por los armónicos y mejorar la estabilidad operativa de los equipos eléctricos. Al mejorar la confiabilidad del equipo, los costos de los recursos humanos y materiales pueden reducirse significativamente, y la eficiencia de mantenimiento y operación del equipo puede optimizarse. La aplicación de esta tecnología no solo mejora la calidad de potencia, sino que también ayuda a extender la vida útil del equipo y mejorar la economía y la amabilidad ambiental de todo el sistema de suministro de energía.
(2) Soluciones de compensación descentralizadas y locales
El SVG a prueba de explosión de 3.3kV/1.14kV está configurado en la línea de fuente de alimentación de 3.3kV/1.14kV de la cara de trabajo. Puede realizar una compensación direccional para una o varias cargas en una cierta cara de trabajo de producción, mejorar efectivamente el factor de ramificación de la fuente de alimentación, reducir la pérdida de potencia del cable, mejorar la tasa de utilización del transformador móvil de nivel superior y reducir la caída de voltaje del transformador. Para lograr el propósito de extender la fuente de alimentación a la cara de trabajo de minería y excavación.
4.Sum arriba
En conclusión, en el sistema de suministro de energía de las minas de carbón, el despliegue de SVG es de gran importancia para optimizar el sistema de suministro de energía subterráneo. Este movimiento no solo puede mejorar la calidad de potencia del sistema de suministro de energía, sino que también ayuda a reducir la corriente de línea compensando la potencia reactiva, extendiendo así la distancia de la fuente de alimentación de la cara de trabajo. La aplicación de esta tecnología puede resolver varios problemas que enfrentan el sistema de suministro de energía subterráneo existente, lograr la conservación de la energía y la reducción del consumo, y brindar apoyo a China para lograr los objetivos del pico de carbono y la neutralidad de carbono.
