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Aplicação e análise de SVG à prova de explosão de FGI no sistema de fonte de alimentação subterrânea de minas de carvão
Em julho de 2007, a Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma e a Administração de Proteção Ambiental do Estado declararam claramente o "Aviso sobre opiniões sobre conservação de energia e redução de emissões na indústria de minas de carvão" que a compensação de energia reativa dinâmica e as estratégias de compensação de energia reativa local devem ser adotadas em minas de carvão subterrâneas para garantir que o fator de potência média das linhas de fornecimento de energia após a compensação seja maior de 0,9. No entanto, a capacidade total instalada dos rostos de trabalho nos sistemas subterrâneos da fonte de alimentação das minas de carvão operacional existente e minas de construção em nosso país aumentará significativamente com a melhoria da produção na área de mineração ou a renovação de equipamentos. Além disso, durante o estágio de design da exploração de minas, as linhas de fonte de alimentação são muito longas e o uso concentrado de um grande número de equipamentos de mineração e transporte de alta carga leva à proporção de energia reativa no sistema de consumo de energia. Atualmente, o fator de potência média do sistema de fonte de alimentação na maioria das faces subterrâneas de trabalho que não é compensado pelo equipamento geralmente não excede 0,7. No entanto, no estado em que o equipamento do motor é frequentemente iniciado, o fator de potência pode até cair abaixo de 0,4.
O conteúdo excessivo da energia reativa no sistema de fonte de alimentação subterrânea não apenas afeta seriamente a qualidade da energia nas minas subterrâneas de carvão, mas também traz desafios ao design de linhas de alimentação para a mineração de carvão subterrânea e os rostos de trabalho do tunelamento. Este artigo analisa detalhadamente os esquemas de aplicação e os efeitos do SVG à prova de explosão sob diferentes condições de trabalho nas minas subterrâneas de carvão, explora como essa tecnologia resolve o problema de energia reativa de longa data na produção de minas de carvão e discute a importância e o valor prático da configuração de dispositivos de SVG à prova de explosão.
2. Análise da situação atual do sistema de fornecimento de energia em minas de carvão subterrâneas
(1) Problemas de qualidade de energia subterrânea
Com o avanço contínuo da tecnologia de mineração em nosso país, o uso de equipamentos de mineração pesados de alta potência subterrâneos se tornaram a norma. Essa mudança reduziu efetivamente a dificuldade da mineração de recursos de carvão em larga escala. Com a extensão gradual da distância entre equipamentos de mineração e tunelamento de carvão e equipamentos de fornecimento de alimentação, bem como o aumento da proporção de uso de equipamentos de frequência variável, os benefícios econômicos das empresas de produção de mineração de carvão melhoraram significativamente. No entanto, esses desenvolvimentos também são acompanhados por vários problemas de qualidade de energia no sistema de fonte de alimentação subterrânea, manifestado especificamente como baixo fator de potência, queda de tensão no final da linha, queda de tensão repentina, baixa estabilidade da fonte de alimentação, flutuação de tensão e lixeira de tensão, etc.
Com a ampla aplicação de vários dispositivos eletrônicos, como conversores de frequência, guinchos, exercícios pneumáticos e locomotivas elétricas em minas de carvão, esses dispositivos geralmente têm as características de impacto e desequilíbrio não lineares. Durante sua operação, eles gerarão uma grande quantidade de harmônicos de alta ordem, causando distorção das formas de onda de corrente e tensão na extremidade de entrada do equipamento e afetando ainda mais a dificuldade de iniciar o equipamento. Além disso, a existência de harmônicos de alta ordem não apenas dificulta o início do equipamento grande, aumenta o desgaste do equipamento durante o processo de inicialização, mas também pode causar desgaste ou disparo frequente do equipamento. Esses problemas não apenas aumentam os custos operacionais do equipamento elétrico, causando superaquecimento, reduzem a eficiência e reduzem a segurança, mas também ameaçam a confiabilidade do equipamento de proteção de relé de nível superior, possivelmente desencadeando vários sistemas de proteção a mau funcionamento ou falham em operar. Além disso, os harmônicos até certo ponto podem causar ressonância local no sistema, interferindo assim na operação normal de equipamentos elétricos. Esse tipo de interferência não apenas reduz o desempenho do isolamento dos equipamentos de mineração, aumenta o risco de acidentes de segurança elétrica, mas também afeta seriamente a operação segura e a eficiência da produção das minas de carvão.
(2) A influência do poder reativo no design de sistemas de fonte de alimentação de longa distância subterrâneos
O design do sistema de energia nas minas de carvão é restrito por fatores como as características geológicas da área de mineração e os benefícios econômicos da mineração de carvão. Portanto, o layout do sistema de fonte de alimentação é relativamente complexo. Em circunstâncias normais, a estrutura topológica do sistema de fonte de alimentação de mina de carvão é mostrada na Figura 2. A subestação de 35 (10) kV na superfície fornece energia à subestação na área de mineração através da subestação central e, em seguida, a subestação na área de mineração converte a tensão em 3,3kV/1,14kV através da subestação móvel para fornecer os pontos de distribuição temporários nas faces do trabalho de mineração e escavação. Neste sistema de fonte de alimentação, o cabo de 10 (6) kV mais longo do subterrâneo para a subestação da área de mineração final tem até 10 quilômetros de comprimento e contém várias ramificações. O ponto de distribuição mais distante no final da face de trabalho pode estar a 5 quilômetros de distância da subestação da área de mineração, e a queda de tensão na extremidade excede 7% da tensão nominal. Também de acordo com os requisitos da demanda por diferentes condições de trabalho, a mineração de requisitos tecnológicos da fonte de alimentação será uma configuração de subestações de transformador móvel na área de mineração ou entrada da face, fonte de alimentação de 3,3 kV de 1 a 5 km (1,2). Considerando que o equipamento de alta potência gera uma grande quantidade de energia reativa no sistema de fonte de alimentação subterrânea durante a inicialização e a operação normal, a corrente reativa de impulso resultante causa uma queda de tensão excedendo a tensão nominal em 25% no final das linhas de longa distância, resultando na incapacidade do equipamento na face de trabalho para operar normalmente.
3. Solução do FGI para o problema da fonte de alimentação subterrânea
(1) Solução de compensação centralizada
O dispositivo de compensação de potência reativa de grande capacidade de 10kV/6kV é adequado para instalação em pontos de distribuição de alta tensão subterrâneos. Ele pode compensar centralmente todas as cargas de múltiplas faces de consumo de energia que fornecem energia para esse ponto de distribuição, melhorando efetivamente a qualidade da energia e o fator de potência do consumo de energia que funcionam das faces da perspectiva de todo o sistema de fonte de alimentação, enquanto filtra os harmônicos na grade de energia. Melhorando assim a capacidade de transmissão e a eficiência da fonte de alimentação das linhas de fonte de alimentação. Além disso, esse esquema de compensação pode aumentar significativamente a estabilidade e o efeito de economia de energia da fonte de alimentação de longa distância estabilizando a tensão. Essa configuração técnica não apenas otimiza a eficiência operacional do sistema de energia, mas também ajuda a reduzir os custos de operação e manutenção e a obter uma fonte de alimentação eficiente e estável.
A solução de compensação centralizada pode compensar efetivamente a corrente reativa nas linhas de fonte de alimentação de alta tensão e reduzir significativamente a perda do sistema diminuindo a perda de corrente reativa das linhas. Enquanto isso, o fator de potência do sistema pode ser melhorado. Ao selecionar com precisão o equipamento de remuneração de energia reativa com base no equipamento elétrico, o fator de energia pode ser aumentado abaixo de 0,5 para 0,99. Além disso, essa tecnologia também pode filtrar os harmônicos existentes no sistema, reduzir as falhas dos equipamentos elétricos causados por harmônicos e aumentar a estabilidade operacional do equipamento elétrico. Ao melhorar a confiabilidade do equipamento, os custos dos recursos humanos e materiais podem ser significativamente reduzidos e a manutenção e a eficiência da operação do equipamento podem ser otimizadas. A aplicação dessa tecnologia não apenas melhora a qualidade da energia, mas também ajuda a prolongar a vida útil do equipamento e aprimorar a economia e a simpatia ambiental de todo o sistema de fornecimento de energia.
(2) Soluções descentralizadas e de compensação local
O SVG à prova de explosão de 3,3kv/1,14kV está configurado na linha de fonte de alimentação de 3,3kv/1.14kV da face de trabalho. Ele pode executar uma compensação direcional para uma ou várias cargas em uma determinada face de trabalho de produção, melhorando efetivamente o fator de ramificação da fonte de alimentação, reduzindo a perda de energia do cabo, aumentando a taxa de utilização do transformador móvel de nível superior e diminuindo a queda de tensão do transformador. Para alcançar o objetivo de estender a fonte de alimentação à face de mineração e escavação.
4. Soma para cima
Em conclusão, no sistema de fonte de alimentação de minas de carvão, a implantação do SVG é de grande importância para otimizar o sistema de fonte de alimentação subterrâneo. Esse movimento pode não apenas melhorar a qualidade da energia do sistema de fonte de alimentação, mas também ajudar a reduzir a corrente da linha, compensando a potência reativa, estendendo assim a distância da fonte de alimentação da face de trabalho. A aplicação dessa tecnologia pode resolver vários problemas enfrentados pelo sistema de fornecimento de energia subterrâneo existente, atingir a conservação de energia e a redução do consumo e fornecer suporte à China para atingir os objetivos de pico de carbono e neutralidade de carbono.
