CC BY
11
© Балабанов А.Ы., Митрофанов C.B. УДК 621.316.72
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ СТАТКОМ В ЗАДАЧАХ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Балабанов А.М1., МитрофановС.В2
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия
ORCID1: https://orcid.Org/0000-0001-9656-3403, balabêmv а m@mail.ru ORCID2: https: //orcid.org/0000-0003-4401 -4730, Mitrofan _Serg@mail.ru
Резюме: АКТУЛЬНОСТЬ. Увеличение объема использования полупроводниковых элементов, в частности, частотных преобразователей, а также распространение систем возобновляемой энергетики требует более подробных оценок влияния нелинейных элементов на качество электрической энергии в электрических сетях промышленных предприятий. ЦЕЛЬ Оценка влияния систем повышения качества электроэнергии на эффективность режима работы основного силового оборудования горнодобывающего предприятия. МЕТОДЫ. В рамках решения поставленной задачи произведён сравнительный анализ различных систем динамической компенсации реактивной мощности и подавления высших гармонических составляющих, обусловленных наличием полупроводниковых преобразователей частоты в системе электроснабжения горнодобывающего предприятия. Рассмотрены варианты на основе конденсаторных батарей, статических компенсаторов реактивной мощности, а также СТК и СТАТКОМ. РЕЗУЛЬТАТЫ. В работе выполнен сравнительный анализ технических характеристик FACTS-устройств типа: конденсаторные батареи, СТК, синхронный компенсатор, СТАТКОМ. В результате сравнительного анализа для скиповой подъемной машины наиболее эффективным средством стабилизации уровня напряжения выбран СТАТКОМ. Разработана в среде Matlab Simulink, имитационная модель участка системы электроснабжения горнодобывающего предприятия со скиповой подъёмной машиной, а также установками СТАТКОМ мощность 2,4 Мвар на основе технологии IGBT. В модели рассматривалось влияние различных режимов работы подъемной машины на уровень потребления реактивной мощности, уровень напряжения и коэффициенты гармонических составляющих в распределительной сети горнорудного предприятия. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Наибольший эффект компенсации высших гармонических составляющих происходит при использовании СТАТКОМ (Ки=3,66%); Использование режима компенсации высших гармонических составляющих у СТАТКОМ при работе ФКУ невозможно, т.к. возникает резонанс. Для исключения резонанса необходимо изготавливать СТАТКОМ и ФКУ одновременно, т.е. изготавливать реакторы ФКУ с учетом изменения частотного спектра; При использовании СТАТКОМ 2,4 Мвар напряжение в максимальном режиме работы подъемной машины составило 5782 В или 0,963Uhom (без использования СТАТКОМ5682 В или 0,947Uhom).
Ключевые слова: качество электрической энергии; компенсация реактивной мощности; стабилизация напряжения; высшие гармоники: СТАТКОМ; ФКУ; СТК; синхронный компенсатор.
Для цитирования: Балабанов A.M., Митрофанов C.B. Анализ эффективности систем статком в задачах повышения качества электроэнергии горнодобывающего предприятия // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. №1 (57). С. 68-79.
ANALYSIS OF THE EFFICIENCY OF STATCOM SYSTEMS IN IMPROVING THE QUALITY OF ELECTRICITY IN A MINING ENTERPRISE
AM. Balabanov1, SV. Mitrofanov2
Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
ORCID1: https://orcid.Org/0000-0001-9656-3403, balabanov_ajn@jtiail.ru ORCID2: https://orcid.Org/0000-0003-4401-4730, Mitrofan_Sers@mail.ru
Abstract: RELEVANCE. The increasing use of semiconductor elements, in particular frequency converters, as well as the spread of renewable energy systems requires more detailed assessments of the nonlinear elements impact on the quality of electrical energy in the electrical networks of industrial enterprises. OBJECTIVE Assessment of the impact of power quality improvement systems on the efficiency of the main power equipment of the mining enterprise. METHODS. In order to solve the problem a comparative analysis of different systems of dynamic compensation of reactive power and suppression of higher harmonic components due to the presence of semiconductor frequency converters in the power supply system of the mining enterprise has been made. Options based on capacitor banks, static reactive power compensators, as well as SVC and STATCOM are considered. RESULTS. A comparative analysis of technical characteristics of FACTS-devices such as: capacitor banks, SVC, synchronous compensator, STATCOM was performed in the work. As a result of the comparative analysis for the skip hoisting machine, the most effective voltage level stabilizer is chosen by STATCOM. A simulation model of the power supply system of a mining enterprise with a skip hoisting machine and 2.4 Mvar capacity STA TCOM units based on IGBT technology has been developed in Matlab Simulink software. The model considered the influence of different operating modes of the hoisting machine on the level of reactive power consumption, voltage level and harmonic components coefficients in the distribution network of the mining enterprise. CONCLUSIONS. The greatest effect of compensation of higher harmonic components occurs when using STATCOM (Ku = 3,66%); Using the compensation mode of higher harmonic components in STATCOM during operation of the FCU is impossible, because the resonance occurs. To avoid resonance it is necessary to produce STATCOM and FCU at the same time, i.e. to produce FCU reactors taking into account the change of frequency spectrum; When using STATCOM 2,4 Mvar the voltage in the maximum operating mode of the hoisting machine was 5782 Vor 0,963Unom (without using STATCOM5682 Vor 0,947Unom).
Keywords: skip hoist; electrical power quality; reactive power compensation; voltage stabilization; higher harmonics; STATCOM; filter compensator; static thyristor compensator; synchronous compensator.
For citaition: Petrov TI, Safin AR, RK. Behera. Peculiarities of designing synchronous motors with permanent magnets using integrated topological optimization. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2023; 15; 1(57): 68-79.
Введение (.Introduction)
Актуальность
Необходимым условием нормального электроснабжения потребителя является надежное обеспечение его электроприемников электрической энергией в необходимом количестве и определенном качестве.
В России параметры качества электрической энергии нормируются в соответствии с ГОСТ 32144-2013. Установлено 11 основных показателей качества, однако в данной работе основное внимание уделяется не всем, а следующим параметрам:
- медленные изменения напряжения;
- колебания напряжения;
- гармонические составляющие напряжения.
Несоответствие качества электроэнергии стандарту влечет за собой финансовые убытки вследствие:
- увеличения потерь в линиях из-за отрицательных отклонений напряжения;
- неправильного срабатывания релейной защиты, в связи с влиянием гармонических искажений тока, что ведет к остановке производственного оборудования;
- сокращения срока службы электрооборудования [1].
На рисунке 1 приведена статистика причин нарушения работы технологического оборудования, большую часть составляет именно отклонения напряжения [2].
Рис. 1. Статистика причин нарушений работы Fig. 1. Statistics of the causes of process equipment технологического оборудования malfunctions
Источник: [2]. Source: [2].
На сегодняшний день наблюдается увеличение объема использования полупроводниковых элементов в промышленности, в частности, частотных преобразователей, а также распространяются системы возобновляемой энергетики [3]. В данной ситуации возникает проблема качества электроэнергии (значительные отклонения напряжения от номинального значения, наличие гармонического ряда, фликера и низкого коэффициента мощности) [4].
Литературный обзор (Literature Review)
Влиянию частотных преобразователей и устройств плавного пуска на качество электрической энергии уделено значительное внимание как со стороны отечественных, так и зарубежных исследователей. В частности, в работе [5] отмечаются как положительные эффекты от внедрения систем частотного регулирования в горнодобывающей промышленности, так и негативное влияние на уровень высших гармоник в сети на примере шахт предприятия АО «СУЭК Кузбасс». В работе [6] китайскими исследователями Xiucai Quo, Pengfei Ли, Xiaoping Shao представлен весьма подробный анализ влияния различного оборудования угольных шахт на качество электрической энергии и разработана методика оценки вклада каждой группы электроприёмников в общие показатели качества электроэнергии на горнодобывающем предприятии. Анализ влияния потребителей электрической энергии шахт на уровень высших гармоник и коэффициент синусоидальности на основе имитационного моделирования приведён в работе [7]. В работе [8] рассмотрена проблема повышения уровня потерь в линиях электропередачи системы электроснабжения шахт вследствие плохого качества электрической энергии. Особо опасным фактором является провал напряжения, так как он может привести к нарушению устойчивости и отключению электродвигателя при снижении уровня напряжения менее 0,7 £/ном.
На основании статистических данных отклонений показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения промышленных предприятий от нормальных значений наибольшие материальные потери и недополучение выгоды происходит вследствие низкого коэффициента мощности, так как именно данный параметр вызывает целый ряд негативных последствий [2]. Проблема высокого уровня колебаний реактивной мощности в системах электроснабжения угольных шахт была подробно рассмотрена в работах [9, 10].
В составе скиповой подъемной машины, большинства горнодобывающих предприятий России, используется фильтро-компенсирующее устройство (ФКУ). В ходе торможения подъемной машины происходит рост напряжения, а при разгоне - падение. ФКУ не справляется с отклонениями напряжения, фликером и отклонениями по высшим гармоническим составляющим.
Одним из направлений в решении задач по созданию систем автоматического управления напряжением и реактивной мощностью является внедрение в схемы предприятий F. К "/Л'-устройств (Flexible Alternative Current Transmission Systems — гибкие системы передачи переменного тока) [3]. Анализ эффективности применения различных устройств данного типа для систем электроснабжения горнодобывающих предприятий подробно представлен в работах [11 -13]. В частности, в работе [12] произведён подробный многокритериальный сравнительный анализ эффективности различных видов статических преобразователей и оценка степени их влияния эксплуатационные режимы системы электроснабжения угольных шахт. Особое внимание уделяется системам D-STATCOM. Значительную эффективность данных систем также отмечают авторы в работе [5].
Эффективным инструментом для оценки эффективности F. I ( "/^'-устройств на режим электроэнергетических систем является имитационное моделирование. В работе [14] приведено описание основных преимуществ применения программного комплекса Matlab Simulink для симуляции режимов системы электроснабжения участка угольной шахты. В
работе [15] представлена имитационная модель выемочного участка угольной шахты, а в работе [16] разработана и описана имитационное моделирование электропривода очистного комбайна для оценки показателей энергоэффективности системы электроснабжения горнодобывающего предприятия. Всё это говорит об актуальности применения имитационного моделирования для анализа режимов систем электроснабжения основного силового оборудования угольных шахт.
Научное и практическое значение исследования.
Разработка имитационной модели участка системы электроснабжения горнодобывающего предприятия со скиповой подъемной машиной в качестве основного потребителя и системой динамической компенсацией реактивной мощности позволит получить количественные и качественные оценки степени влияния устройств данного типа на уровень высших гармоник и глубину провалов напряжения.
Наибольший интерес для исследования представляют переходные процессы в момент запуска и остановки скиповой подъемной машины, так как статистические данные измерений токов и напряжений фиксируют значительные провалы напряжения в данном узле, что приводит к аварийным отключениям и нарушению технологического процесса предприятия. Результаты моделирования могут послужить основой для формирования рекомендаций по применению систем динамической компенсации в системах электроснабжения горнодобывающих предприятий.
Материалы и методы (Materials and methods) В данной работе рассматриваются вопросы отклонения напряжения, колебания напряжения и несинусоидальности напряжения, а также поддержание баланса реактивной мощности вблизи в узле с наиболее высоким уровнем потребления. Коэффициент реактивной мощности регламентируются приказом Минэнерго №380 от 23 июня 2015 [17].
Различные типы устройств управления уровнем напряжения и реактивной мощности имеют свои достоинства и недостатки. Сравнительный анализ данных систем на основе качественных оценок по наиболее важным для рассматриваемой задачи критериям, приведён в таблице 1.
Таблица 1 Table 1
Технические решения
Technical solutions
Д4Сга-устройства Скорость Регулирование Контроль Операционные
отклика режима работы индуктивности расходы
Коммутируемые Медленно Дискретно Нет Низкие
конденсаторы (>70мс)
(реакторы)
Конденсаторы с Быстро Дискретно Нет Средние
тиристорным
включением
SVC (СТК) Быстро (20-30 мс) Непрерывно Да Высокие
Синхронный Быстро Непрерывно Да Высокие
компенсатор (<10 мс)
STATCOM Быстро (<10 мс) Непрерывно Да Высокие
*Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
Конденсаторные батареи требуют малых капитальных затрат, но при этом дискретность подключения конденсаторной батареи создает сложности в достижении нормативных показателей качества электроэнергии [18]. Синхронный компенсатор представляет из себя двигатель, работающий на холостом ходу в виду чего создает сложности в монтаже и эксплуатации из-за большой массы и вращающихся частей [19]. Статический тиристорный компенсатор имеет меньшее быстродействие, чем СТАТКОМ, и сам является источником гармонических возмущений. Поэтому оптимальным решением является СТАТКОМ, как устройство, обладающее максимальным быстродействием и способное компенсировать любые возмущения в режиме онлайн.
Имитационная модель
Объектом исследования является система электроснабжения с электроприемниками, имеющими высокую долю потребления реактивной мощности и нелинейные вольтамперные характеристики.
На рисунке 2 представлен участок схемы распределительной сети, включающий подъемную машину с устройством плавного пуска и существующую систему фильтрации гармоник типа ФКУ.
В распределительной сети на уровне напряжения 6 кВ установлен 12-ти пульсный циклоконвертор для шахтной подъемной машины расчетной мощностью 4,2 МВт. Приводом подъемной машины является синхронный двигатель.
Штатное фильтро-компенсирующее устройство (ФКУ) включено в схему с целью снижения уровня гармонических искажений, вызванных работой шахтной подъемной машины и повышения коэффициента мощности. ФКУ подключено к силовым шинам подъемной машины на напряжение 6 кВ. Это устройство не обладает возможностями компенсации динамических изменений напряжения во всем диапазоне циклического процесса, не имеет схемы регулирования реактивной мощности и относится к неуправляемым (пассивным) типам ФКУ. Кроме этого, при остановке машины для загрузки/разгрузки возникают емкостные нагрузки. Для обеспечения допустимых норм изменения напряжения во всем диапазоне работы подъемной машины с полными эксплуатационными характеристиками необходимо использовать подходящую систему динамической компенсации.
Ih=2x0S3 А
с05ф=0,9
Рис. 2. Схема распределительной сети Fig. 2. Diagram of the distribution network
*Псточник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
В соответствии с поставленной задачей рассматривается использование системы СТАТКОМ 2,4 Мвар для фильтрации гармоник и стабилизации напряжения за счёт динамической компенсации реактивной мощности. Использование данной системы должно исключить провалы напряжения в циклах работы скиповой подъемной машины сверх допустимых пределов, обеспечить работу подъемной установки с проектной максимальной нагрузкой. При этом, непосредственно сама проектируемая система СТАТКОМ не должна вызывать негативных резонансных явлений в электрической сети.
В таблице 2 представлены имеющиеся характеристики синхронного двигателя.
Таблица 2 Table 2
Характеристики синхронного двигателя
_Synchronous engine characteristics_
Номинальное напряжение 1500 В
Номинальная активная мощность 4200 кВт
Номинальный ток 2853 А
Совф 0,9
Количество оборотов в минуту 47,59 об/мин
*Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
Характеристики фильтро-компенсирующего устройства представлены в таблице 3.
Таблица 3 Table 3
Характеристики фильтро-компенсирующего устройства
_Characteristics of the filter-compensating device_
Фильтр гармоники Мощность, квар Частота, Гц
5 500 245
7 489 345
11 1500 575
*Источник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
Устройство плавного пуска (У 1111) является основной причиной появления высших гармонических составляющих в схеме. Предметом исследования является влияние изменчивости режима работы подъемной машины на напряжение и потребление реактивной мощности в системе электроснабжения горнодобывающего предприятия.
Профиль напряжения во время работы шахтной машины демонстрирует значительные флуктуации, пропорциональные режиму работы машины. Во время остановок машины (например, для загрузки) были зафиксированы максимальные значения напряжения вплоть до 6,5 кВ. В фазе разгона машины напряжение падает до 5,7 кВ (на 1213% от максимального значения напряжения). Оба значения главным образом зависят от напряжения без нагрузки и полного сопротивления сети (значения мощности короткого замыкания). Основные рабочие точки цикла подъемной машины, полученные в ходе измерений, представлены в таблице 4.
Таблица 4 Table 4
Рабочие точки цикла скиповой подъемной машины
_Skip Lifting Machine Cycle Work Points_
Рабочие точки Р, кВт Q,квар S, кВА cos ф Время t, с и, В без СТАТКОМ
0 0 8898 8898 0,00 0,00 5886
1 386 8881 8898 0,043 3,3 5869
2 342 7875 7882 0,043 3,3 5910
3 342 7873 7880 0,043 3,7 5910
4 488 11227 11238 0,043 3,7 5773
5 7254 7865 10568 0,686 18,5 5682
6 4949 5244 7211 0,686 18,5 5792
7 1105 1171 1610 0,686 84,3 6133
8 -1199 1271 1747 0,686 84,3 6188
9 1271 2418 2419 0,022 99,6 6142
10 -53 938 939 0,022 99,6 6200
11 20 914 914 0,022 108,8 6200
12 20 93 93 0,022 108,8 6233
Продолжение таблицы 4
13 -2 96 96 0,00 110,4 6233
14 0 0 0 0,00 110,4 6239
15 0 0 0 0,00 119,4 6239
*Псточник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
Для анализа уровня напряжения на шинах распределительного устройства, питающего подъемную машину, а также уровня гармонических составляющих была разработана в среде МайаЬ БтшПпк имитационная модель системы электроснабжения предприятия, фильтро-компенсирующего устройства, подъемной машины и СТАТКОМ. Данная модель представлена на рисунке 3.
Система электроснабжения
СТАТКОМ
Блок, генерирующий гармоники ФКУ
Рис. 3. Имитационная модель системы Fig. 3. Simulation model of a power supply электроснабжения, подъемной машины и system, a skip hoist and compensating devices компенсирующих устройств
*Псточник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
Данная модель позволяет изучать влияние режимов работы подъемной машины (рассматриваются различные варианты потребляемой активной и реактивной мощности) на уровень напряжения на шинах распределительного устройства. Оценка допустимости режима работы происходит по отклонению напряжения от номинального значения (допустимым является отклонение не более 4% от номинального). Также данные режимы моделируются при разном напряжении источника, так как необходимо учитывать отклонения напряжения в узле питания. Следовательно имитационная модель позволяет рассмотреть наиболее критические режимы и сравнить уровень напряжения без использования СТАТКОМ и с использованием СТАТКОМ.
Другой функцией имитационной модели является оценка уровня высших гармонических составляющих. Для этого производятся включение и отключения ФКУ и СТАТКОМ, а также регулирование в сети коэффициентов гармонических составляющих (;? = 3, 5, 7, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25).
Результаты (Results)
На рисунках 4 и 5 представлен смоделированный цикл работы скиповой подъемной машины, который соответствует результатам измерений. На основе предоставленных данных смоделировано то же поведение привода, что и во время контрольных замеров на объекте.
Рис. 4. График активной и реактивной Fig. 4. Graph of active and reactive power мощности
*Псточник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
Кривые значений Р, О, V отражают типичное поведение циклов работы шахтной подъемной машины.
Значения коэффициентов ;?-ой гармонической составляющей при отсутствии фильтро-компенсирующих устройств, при работе ФКУ и при работе СТАТКОМ представлено в таблице 5.
pq аюо
Д 5800
-Напряжение без СТАТКОМ, В
-Напряжение со СТАТКОМ, В
-+4%uhom
-4%Uhom
Время, с
Рис. 5. График напряжения на шинах Fig. 5. Graph of voltage at the switchgear распределительного устройства busbars
*Псточник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
Таблица 5 Table 5
Коэффициенты n-ой гармонической составляющей
_Coefficients of the n harmonic component_
Номер гармоники без ФКУ (%) с ФКУ (%) со СТАТКОМ (%)
3 1,98 2,24 2,89
5 9,4 5,97 0,15
7 8,34 3,01 0,19
11 5,23 0,28 0,18
13 4,39 0,81 0,18
15 3,77 0,97 0,17
17 1,32 0,39 1,87
19 0,58 0,19 0,82
21 0,52 0,18 0,73
23 0,23 0,08 0,33
25 0,21 0,08 0,29
Ku 15,01 7,19 3,66
*Псточник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
Основные гармонические составляющие - это 5, 7, 11 и 13 гармоники. Наилучший результат снижения гармоник наблюдается при использовании СТАТКОМ. Сравнение представлено на рисунке 6.
■ БЕЗ ФКУ «С ФКУ ■ СО СТАТКОМ
8,34
>Х
0,15
5,23
3.01
I
0,28 0,18 11
НОМЕР ГАРМОНИКИ
4,39
10,81 ■
0.18
Рис. 6. Основные гармонические составляющие Fig. б. Main harmonic components
*Псточник: составлено автором. *Source: compiled by the author.
В качестве системы динамической компенсации в описанных моделях использовалась система СТАТКОМ 2,4 Мвар на основе технологии IGBT. Данная технология обеспечивает сверхбыстрый контроль, а также позволяет, как потреблять, так и генерировать реактивную мощность. Такая схема обязательна для компенсации роста напряжения при остановках машины, а также падения напряжения, в частности на этапе ускорения.
Система фильтрации гармоник была включена в течение всего периода измерений. Поэтому поток реактивной мощности на уровне 2,5 Мвар был зафиксирован во время остановок машины. В начале этапа ускорения зафиксированы максимальные значения реактивной мощности, в то время как активная мощность с увеличением скорости машины возрастает незначительно. На следующем этапе наблюдалось незначительное снижение активной и реактивной мощности машины. На этапе торможения зафиксирована отрицательная активная мощность и увеличенная реактивная мощность.
Во время остановок машины, в соответствии с результатами измерений и моделирования наблюдается поток емкостной мощности 2,5 Мвар системы фильтрации гармоник. Таким образом, сетевое напряжение увеличивается с 6000 до 6239 В. Рост напряжения главным образом определяется мощностью короткого замыкания питающей сети. В случае, когда при помощи РПН сетевого трансформатора начальное значение напряжения установлено на достаточно высоком уровне, максимальная граница диапазона напряжения может быть превышена.
В фазе разгона машины напряжение на шинах без использования СТАТКОМ падает до 5682 В (на 5,3 % меньше номинального значения напряжения). При использовании СТАТКОМ напряжение на шинах при максимальной нагрузке падает до 5782 В (на 3,7 % меньше номинального значения напряжения), что достаточно для соблюдения требований ГОСТ 32144-2013.
Также в ходе моделирования был проведен гармонический анализ, полученный на основе быстрого преобразования Фурье для режима работы без ФКУ, с ФКУ, со СТАТКОМ и их совместной работы. Результаты показали, что наиболее эффективным устройством в вопросе компенсации высших гармонических составляющих является СТАТКОМ, но совместная работа СТАТКОМ и ФКУ невозможна, так как возникает резонанс.
Заключение или Выводы (Conclusions)
В ходе анализа технических средств повышения качества электрической энергии были выявлены наиболее эффективные решения применительно к объектам систем электроснабжения горнодобывающего предприятия. Наиболее эффективным вариантом по быстродействию и гибкости регулирования выходных параметров оказалась система СТАТКОМ на IGBT транзисторах.
Разработана имитационная модель участка системы электроснабжения горнодобывающего предприятия с подъёмной машиной, а также установками СТАТКОМ и ФКУ в программном пакете Matlab simulink.
На основе статистических данных режима работы подъемной машины проведено имитационное моделирование режима работы системы электроснабжения. Результаты моделирования показали, что:
• Наибольший эффект компенсации высших гармонических составляющих происходит при использовании СТАТКОМ (Ки=3,66%);
• Использование режима компенсации высших гармонических составляющих у СТАТКОМ при работе ФКУ невозможно, т.к. возникает резонанс. Для исключения резонанса необходимо изготавливать СТАТКОМ и ФКУ одновременно, т.е. изготавливать реакторы ФКУ с учетом изменения частотного спектра;
• При использовании СТАТКОМ 2,4 Мвар напряжение в максимальном режиме работы подъемной машины составило 5782 В или 0,963Uhom (без использования СТАТКОМ 5682 В или 0,947 UHOM).
Полученные результаты говорят об эффективности применения систем СТАТКОМ для повышения качества электроэнергии и гибкого управления уровнем реактивной мощности в системе электроснабжения горнодобывающих предприятий.
Литература
1. Титаренко, О.Н. Использование активных фильтров для улучшения качества электроэнергии в системах электроснабжения / О.Н. Титаренко, Д.Р. Поляков // Энергетические установки и технологии. - 2019. - Т. 5. - № 4. - С. 121-125. - EDN WHUXJV.
2. Андреев, А. В. Автоматизация компенсации реактивной мощности как средство повышения качества электроэнергии в электрических сетях промышленных предприятий / А.В. Андреев, А.Ю. Щербаков, АН. Попов // Современные проблемы электроэнергетики. Алтай-2014 : сборник статей II Международной научно-технической конференции, Барнаул, 27 ноября 2014 года / Редакционная коллегия: С.О. Хомутов, И.А. Гутов, В.И. Сташко. - Барнаул: ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» (АлтГТУ), 2014. - С. 5-9. - EDN UYGSKL.
3. Ненахов А.И. Разработка методик подавления колебаний напряжения и коррекции формы токов резкопеременных промышленных нагрузок с помощью быстродействующих управляемых устройств. Москва: 2017. - 20 с.
4. Волошин М.В. Повышение качества электроэнергии и снижение электропотребления территориально рассредоточенных электроустановок предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых. Санкт-Петербург: 2006. - 22 с.
5. Воронин В.А. Перспективы использования d-STATCOM в угольных шахтах / В. А. Воронин, Ф.С. Непша // Перспективы инновационного развития угольных регионов России: Сборник трудов VII Международной научно-практической конференции, Прокопьевск, 30 апреля 2020 года. - Прокопьевск: Филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева» в г. Прокопьевске, 2020. - С. 67-72.
6. Xiucai Guo, Pengfei Xu, Xiaoping Shao, Comprehensive evaluation of power quality of coal mine power grid based on equilibrium empowerment and improved grey relational projection method. Energy Reports, Volume 8, Supplement 4, 2022, Pages 1680-1688, ISSN 2352-4847, https://doi.Org/10.1016/i.egvr.2022.02.287.
7. JI.A. Плащанский, C.H. Решетняк, М.Ю. Решетняк. Повышение качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт. Горные науки и технологии. 2022; 7(1): 66-77. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2Q22-l-66-77
8. Анциферов Н.С. Пути снижения потерь электроэнергии в питающих горные предприятия линиях. Горные науки и технологии. 2019; 4(2): 150 - 156. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2019-2-150-156
9. Varenik, Е.А., Korinev B.L., Kats А.В., et al. (2004). Electric drives and power supplies for coal mines. 75. pp. 59-63.
10. Nepsha Fedor, Voronin Vyacheslav. (2020). The problem of the optimum placement of explosive protected devices for compensation of reactive capacity on coal mines. Сборник тезисов «Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромехнаки: IPDME-2020» 23-24 апреля 2020 г. - с. 573-577
11. Fedor Nepsha, Vyacheslav Voronin. Roman Belyaevsky, et al. Application of FACTS Devices in Power Supply Systems of Coal Mines E3S Web Conf., 174 (2020) 03026. 1)01: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017403026
12. Research and Application of SATCOM Key Technology for Underground Winch Load [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gb.oversea.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=1019603808.nli&dbcode=CMF D&dbname=CMFDREF. (Дата обращения: 13.04.2020).
13. Explosion-proof STATCOM reactive compensation device [Электронный ресурс].
- Режим доступа: https://patents.google.com/patent/CN201666163U/en. - Заглавие с экрана.
- (Дата обращения: 13.04.2020).
14. Fedor Nepsha, Vyacheslav Voronin, Aleksei Khoreshok and Aleksandr Ermakov Simulation of the power supply system of the coal mine section E3S Web Conf., 315 (2021) 03026, doi: https://doi.org/10.105l7e3sconf/202131503026.
15. Копылов K.H. Имитационное моделирование системы электроснабжения выемочного участка угольной шахты / Копылов К.Н., Решетняк С.Н., Кубрин С.С. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. No 12. С. 40 - 50.
16. Воронин В.А. Имитационное моделирование электропривода очистного комбайна для оценки показателей энергоэффективности системы электроснабжения/ Воронин В.А., Непша Ф.С. // Записки Горного института. 2020. Т. 246. С. 633-639. doi:10.31897/ PMI.2020.6.5.
17. Приказ Министерства энергетики РФ от 23 июня 2015 г. N 380. О Порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии.
18. Солонина Н.Н. Новые технологии компенсации реактивной мощности /Солонина Н.Н, Суслов К.В., Солонина З.В. // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2016. - № 5(112). - С. 135-143. - doi 10.21285/1814-35202016-5-135-143. - EDN VXPECT.
19. Кирилина О.И., Козлов П.М., Массов А.А. Управление реактивной мощностью промышленного узла нагрузки // Технические науки - от теории к практике. 2012. № 9. URL: https ://cyberleninka. ru/article/n/upravlenie -reaktivnoy -mo schnostyu-promy shlennogo -uzla-nagrazki (дата обращения: 30.05.2022).
Авторы публикации
Артем Михайлович Балабанов - студент, Новосибирского государственного технического университета.
Сергей Владимирович Митрофанов - канд.техн.наук., доцент кафедры электроснабжения промышленных предприятий, Новосибирский государственный технический университет.
References
1. Titarenko ON. The use of active filters to improve the quality of electricity in power supply systems / Titarenko ON, Polyakov DR. Power Plants and Technologies. -2019;5(4):121-125. EDN WHUXJV.
2. Andreev AV. Automation of reactive power compensation as a means to improve the quality of electricity in electrical networks of industrial enterprises. Altai-2014: collection of articles of the II International Scientific and Technical Conference, Barnaul, November 27, 2014 / Editorial Board: S.O. Khomutov, I.A. Gutov, V.I. Stashko. Barnaul: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Altai State Technical University named after I.I. Polzunov. (Altai State Technical University), 2014. - pp. 5-9. - EDN UYGSKL.
3. Nenakhov AI. Development of methods for suppressing voltage fluctuations and correcting the shape of currents of sharply variable industrial loads by means of fast-acting controlled devices : autoref... Ph.D. in Technical Sciences. - Moscow: 2017. - 20 p.
4. Voloshin MV. Improvement of power quality and reduction of power consumption of territorially dispersed electrical installations of mining and processing enterprises : autoref... Ph. D. in. - Saint-Petersburg: 2006. - 22 p.
5. Voronin VA. Prospects of using d-STATCOM in coal mines / Voronin VA., Nepsha FS. Prospects of innovative development of coal regions of Russia: Proceedings of the VII International Scientific-Practical Conference, Prokopyevsk, April 30, 2020. - Prokopyevsk: Branch of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education «Kuzbass State Technical University named after T. F. Gorbachev» in Prokopyevsk, 2020. pp. 67-72.
6. Xiucai Guo, Pengfei Xu, Xiaoping Shao. Comprehensive evaluation of power quality of coal mine power grid based on equilibrium empowerment and improved grey relational projection method. Energy Reports. Volume 8, Supplement. 2022,8(4): 1680-1688. ISSN 23524847, https://doi.Org/10.1016/j.egyr.2022.02.287.
7. Plashchansky LA, Reshetnyak SN, Reshetnyak MY. Improvement of electric energy quality in underground electric networks of highly productive coal mines. Mining Science and Technology (Russia). 2022;7(l):66-77. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-l-66-77.
8. Antsiferov NS. Ways to Reduce Power Losses in Mining Power Supply Lines. Gornye nauki i tekhnologii. Mining Science and Technology (Russia). 2019;4(2):150-156. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2019-2-150-156.
9. Varenik EA, Korinev BL, Kats A.B, et al. (2004). Electric drives and power supplies for coal mines. 75. pp. 59-63.
Nepsha Fedor, Voronin, Vyacheslav (2020). The problem of the optimum placement of explosive protected devices for compensation of reactive capacity on coal mines. Collection of Abstracts. Innovations and Prospects of Development of Mining Engineering and Electromechanics: IPDME-2020. April 23-24, 2020. pp. 573-577
Fedor Nepsha, Vyacheslav Voronin, Roman Belyaevsky, et al. Application of FACTS Devices in Power Supply Systems of Coal Mines. E3S Web Conf. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017403026
12. Research and Application of SATCOM Key Technology for Underground Winch Loads [Electronic resource]. Access mode:
http://gb.oversea.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=1019603808.nh&dbcode=CMF D&dbname=CMFDREF. Screen title. (Date of access: April 13, 2020).
13. Explosion-proof STATCOM reactive compensation device [Electronic resource]. Access mode: https://patents.google.com/patent/CN201666163U/en. Screen title. (Date of access: 13.04.2020).
14. Fedor Nepsha, Vyacheslav Voronin, Aleksei Khoreshok, et al. Simulation of the power supply system of the coal mine section. E3S Web Conf., 315 (2021) 03026, DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202131503026.
15. Kopylov KN, Reshetnyak N, Kubrin SS. Simulation modeling of power supply system of coal mine section. Mining Information and Analytical Bulletin. 2016;12:40-50.
16. Voronin VA. Simulation modeling of electric drive of a shearer to assess the energy efficiency of power supply system / Voronin VA, Nepsha FS. Notes of the Mining Institute. 2020;246:633-639. doi: 10.31897/PMI.2020.6.5.
17. Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation of June 23, 2015 N 380 On the procedure for calculating the ratio of active and reactive power consumption for individual power receiving devices (groups of power receiving devices) of consumers of electricity.
18. Solonina NN. New technologies of reactive power compensation / NN. Solonina, KV. Suslov, ZV. Solonina. Vestnik of Irkutsk State Technical University. 2016;5(112): 135-143. doi 10.21285/1814-3520-2016-5-135-143. EDN VXPECT.
19. Kirilina Ol, Kozlov PM, Massov A.A. Managing reactive power of industrial load node. Technical Sciences - from theory to practice. 2012;9. URL: https://cyberleninka.ni/article/n/upravlenie-reaktivnoy-moschnostyu-promyshlennogo-uzla-nagruzki (date of reference: 30.05.2022).
Authors of the publication ArtemM. Balabanov - Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia. Sergey V. Mitrofanov -Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia.
Получено 08.02.2023г.
Отредактировано 20.02.2023г.
Принято 27.02.2023г.
