.jpg?imageView2/1/format/webp)
Với sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ trong ngành khai thác than, mức công suất của thiết bị khai thác than tiếp tục tăng lên và khoảng cách của các mặt khai thác ngày càng mở rộng. Những phát triển này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với các hệ thống cung cấp điện tương ứng. Trong quá trình khai thác, khoảng cách giữa khai thác than, thiết bị đào và hệ thống cung cấp điện tăng lên, dẫn đến nhiều thách thức như giảm hệ số công suất, điện áp thấp ở đầu đường dây, dao động điện áp và biến dạng dạng sóng do tải tác động cao và phi tuyến. Giải quyết những vấn đề này, bài báo này đề xuất một số giải pháp, so sánh ưu điểm và nhược điểm của chúng, đồng thời giới thiệu sơ đồ bù điện áp sáng tạo cùng với các thiết bị liên quan và các ứng dụng hiện trường.
Từ khóa: Mỏ than hầm lò; Cung cấp điện đường dài; Thiết bị đào; Chất lượng điện năng; Chuyến baytage bù
Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp khai thác than đã dẫn đến nhu cầu điện năng ngày càng tăng đối với thiết bị khai thác, dẫn đến mặt khai thác dài hơn. Việc mở rộng này đặt ra những thách thức đáng kể cho các hệ thống cung cấp điện tương ứng. Khi khoảng cách giữa thiết bị khai thác và đào và thiết bị cung cấp điện tăng lên, sự hiện diện của tải va đập lớn và tải phi tuyến dẫn đến một loạt các vấn đề về chất lượng cung cấp điện đường dài. Chúng bao gồm hệ số công suất giảm, điện áp thấp ở đầu đường dây, dao động điện áp và biến dạng dạng sóng. Những sự cố như vậy không chỉ gây khó khăn cho việc khởi động thiết bị lớn và gây ra hỏng hóc thường xuyên mà còn làm giảm hiệu suất cách điện, dẫn đến sự cố an toàn điện. Ngoài ra, truyền tải điện đường dài dẫn đến tổn thất đường dây đáng kể, làm tăng đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và chi phí cho các doanh nghiệp khai thác than.
Để giảm thiểu tổn thất kinh tế, tăng cường an toàn và nâng cao hiệu quả, bài báo này xem xét các giải pháp phổ biến để cung cấp điện đường dài trong các mỏ than ngầm, so sánh ưu và nhược điểm của chúng và đề xuất một sơ đồ bù điện áp sáng tạo.
2.1 Nhiều cáp có đường kính cáp song song hoặc lớn hơn
Sử dụng song song nhiều cáp hoặc thay thế cáp hiện có có đường kính lớn hơn có thể làm giảm trở kháng tương đương và sụt áp. Tuy nhiên, cách tiếp cận này làm tăng chi phí cáp và độ phức tạp của việc lắp đặt.
Hình 1. Sơ đồ cáp song song hoặc giải pháp tiết diện cáp tăng
2.2 Điều chỉnh vòi biến áp để tăng điện áp cung cấp
Điều chỉnh vòi máy biến áp để tăng điện áp cung cấp có thể bù đắp tổn thất đường dây. Tuy nhiên, phương pháp này có thể dẫn đến điện áp quá caotages trong thời gian ngừng hoạt động của thiết bị hoặc hoạt động không tải, gây rủi ro cho cách điện của cáp và thiết bị.
Hình 2. Sơ đồ tăng giải pháp điện áp đầu ra máy biến áp di động
2.3 Di chuyển máy biến áp di động đến gần thiết bị hơn
Di chuyển máy biến áp di động đến gần thiết bị hơn sẽ làm giảm chiều dài của cáp cung cấp, do đó giảm sụt áp. Tuy nhiên, việc định vị lại máy biến áp thường xuyên làm tăng khó khăn và chi phí vận hành.
Hình 3. Sơ đồ di dời máy biến áp di động gần tải hơn
2.4 Thêm SVG chống cháy nổ để bù công suất phản kháng
Triển khai các thiết bị SVG chống cháy nổ gần thiết bị tải cung cấp bù công suất phản kháng, tăng điện áp cuối đường dây và ổn định hoạt động của thiết bị. Giải pháp này yêu cầu đặt SVG gần tải, lý tưởng nhất là di chuyển chúng theo tải nếu khả thi, điều này vẫn có thể liên quan đến nhiều lần di dời và tăng chi phí.
Hình 4. Sơ đồ thêm SVG chống cháy nổ ở phía tải để bù công suất phản kháng
Để giải quyết những hạn chế của các giải pháp trên, bài báo này đề xuất một cách tiếp cận sáng tạo: tích hợp thiết bị điều chỉnh lưới điện ở giữa đường dây để nâng cao điện áp đường dây, đảm bảo rằng thiết bị cuối dây chuyền nhận đủ năng lượng.
Hình 5. Sơ đồ lắp đặt thiết bị điều tiết tích hợp lưới điện giữa dây chuyền
Thiết bị điều chỉnh điện áp tích hợp tăng cường bù công suất phản kháng của hệ thống điện, cải thiện hệ số công suất và giảm tổn thất sụt áp. Nó bù đắp cho tổn thất do dòng điện hoạt động gây ra bằng cách tăng điện áp hệ thống, đảm bảo điện áp cuối dòng ổn định. Thiết bị tự động điều chỉnh dựa trên điện áp lưới và các thông số dòng điện đường dây, duy trì điện áp trong phạm vi chấp nhận được trong các điều kiện khác nhau.
Thuộc tínhThiết bị điều chỉnh tích hợp lưới điệnđã được đưa vào vận hành thành công tại mặt tàu ngầmMỏ than số 5 Trường Thành, tọa lạc tại Otog Front Banner, Khu tự trị Nội Mông. Mỏ được vận hành bởiSơn Đông Energy Xinmin Nội Mông Năng Năng Co., Ltd., được thành lập vào năm 2005 và tọa lạc tại thành phố Ordos, Nội Mông.
Mỏ Changcheng No. 5 bao gồm một khu vực khai thác13,6595 km², với tổng trữ lượng địa chất là180,4 triệu tấnvà trữ lượng có thể thu hồi của118,8 triệu tấn. Nó có năng lực sản xuất hàng năm được thiết kế là1,8 triệu tấnvà tuổi thọ ước tính là50,8 năm.
Mặt hướng của mỏ đối mặt với sự nghiêm trọngSự cố sụt áp nguồn điện đường dài. Giải pháp trước đó liên quan đến việc di dời trạm biến áp di động (máy biến áp di động) mỗi khi hướng di chuyển một khoảng cách nhất định. Cách tiếp cận này gây ra chi phí lao động và vật liệu đáng kể và làm gián đoạn tính liên tục của sản xuất — làm nổi bật nhu cầu cải tiến cấp bách.
Điều tra chi tiết tại địa điểm cho thấy các thông số hệ thống sau:
Để xác định khoảng cách hoạt động khả thi tối đa mà không cần hỗ trợ điện áp, các tính toán sau đã được thực hiện:
(1)Trở kháng tương đương của trạm biến áp di động:
trong đó Un là điện áp hệ thống danh định, Uz% là phần trăm trở kháng ngắn mạch của trạm biến áp và In là dòng điện định mức của nó.
(2)Trở kháng tương đương của động cơ cắt trong quá trình khởi động:
trong đó Iq là dòng khởi động của động cơ.
(3) Trong trường hợp xấu nhất (khoảng cách tối đa), điện áp cho phép giảm ở đầu cuối động cơ là25%, có nghĩa là điện áp đầu cuối tối thiểu cho phép là:
Umin = 0.75 × 1140 V = 855 VU tối thiểu = 0.75 × 1140V = 855V
(4) Dòng khởi động của động cơ cắt trong điều kiện này được tính toán cho phù hợp.
(5) Điện áp cho phép rơi trên cáp là:
trong đó Uo là điện áp đầu ra của trạm biến áp di động.
(6) Theo bảng cáp tiêu chuẩn, điện trở tương đương của120 mm²cáp làRc = 0,173 Ω / kmRc = 0,173Ω / km(mỗi giai đoạn).
(7) Dựa trên các thông số này,Khoảng cách cung cấp điện tối đa cho phépđược tính là xấp xỉ1400 mét.
Phân tích xác nhận rằng khi roadheader hoạt động vượt quá~ 1400 métTừ trạm biến áp di động, điện áp quá mứctage rơi trong cả khởi động và hoạt động bình thường sẽ khiến thiết bị tắt hoặc không khởi động được.
Để giải quyết vấn đề này, mộtThiết bị điều chỉnh tích hợp lưới điệnđã được cài đặt1,4 km về phía hạ lưutừ trạm biến áp di động, như được hiển thị trong:
Hình 6. Sơ đồ vị trí lắp đặt thiết bị điều chỉnh tích hợp lưới điện
Thiết bị được cấu hình với điện áp đầu ra mục tiêutage của1300 V. Sau khi quy định, dòng voltage được duy trì ở mức xấp xỉ1300 V, cho phép đoạn cáp xuôi dòng — từ thiết bị đến đầu đường — mở rộngNgoài 1,4 kmtrong khi vẫn đáp ứng yêu cầu vận hành 1140 V ở đầu tải. Phương pháp tính toán tương tự cũng được áp dụng và do đó được bỏ qua ở đây để ngắn gọn.
Sau khi lắp đặt Thiết bị điều chỉnh tích hợp lưới, khoảng cách tiêu đề hiệu quả đã được mở rộng đến mức tối đa2800 mét. Roadheader hiện hoạt động đáng tin cậy mà không bị gián đoạn liên quan đến điện áp. Tần suất di dời trạm biến áp di động đã giảm đáng kể, độ ổn định của hệ thống được cải thiện và giải pháp đã nhận đượcĐánh giá cao từ khách hàng.
Hình 7. Hình ảnh tại chỗ của Thiết bị điều chỉnh tích hợp lưới điện đang hoạt động tại mỏ Changcheng No. 5
Khi ngành khai thác than phát triển, nhu cầu điện năng của thiết bị khai thác tiếp tục tăng, đòi hỏi khoảng cách làm việc dài hơn. Các vấn đề về nguồn điện đường dài, đặc biệt là sụt áp, thường gặp trong các hoạt động ngầm. Động cơ khởi động trực tiếp được sử dụng trong máy xúc và thợ mỏ phải đối mặt với những thách thức khởi động đáng kể do nhu cầu dòng điện ban đầu cao. Các giải pháp truyền thống có những hạn chế, nhưng thiết bị điều chỉnh tích hợp lưới điện được đề xuất cung cấp một biện pháp khắc phục hiệu quả, nâng cao hiệu quả công việc ngầm và giảm chi phí vận hành.
Sự kết hợp giữa các thiết bị SVG chống cháy nổ và các thiết bị điều chỉnh tích hợp lưới điện cung cấp một giải pháp toàn diện để cải thiện chất lượng điện trong các mỏ than ngầm, đảm bảo cung cấp điện đáng tin cậy và hiệu quả.
Chào mừng bạn đến hỏi