.jpg?imageView2/1/format/webp)
Với sự phát triển 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 cấp điện ngày càng tăng, dẫn đến nhiều thách thức như hệ số công suất giảm, điện áp thấp ở đầu đường ống, dao động điện áp và biến dạng sóng do tải trọng lớn và phi tuyến. Giải quyết các vấn đề này, bài báo đề xuất một số giải pháp, so sánh ưu và nhược điểm, đồng thời giới thiệu một sơ đồ bù điện áp sáng tạo cùng với thiết bị và ứng dụng hiện trường liên quan.
Từ khóa: Mỏ than dưới lòng đất; Nguồn điện đường dài; Thiết bị khai quật; Chất lượng công suất; Bù điện áp
Sự phát triển nhanh chóng của ngành khai thác than đã dẫn đến nhu cầu điện năng cho thiết bị khai thác ngày càng tăng, dẫn đến các mặt khai thác dài hơn. Việc mở rộng này đặt ra nhiều thách thức lớn cho các hệ thống cung cấp điện tương ứng. Khi khoảng cách giữa thiết bị khai thác và đào với thiết bị cung cấp điện ngày càng xa, sự hiện diện của tải trọng va đập lớn và tải phi tuyến dẫn đến hàng loạt vấn đề về chất lượng nguồn điện ở khoảng cách xa. Bao gồm hệ số công suất giảm, điện áp thấp ở đầu đường dây, dao động điện áp và biến dạng dạng sóng. Những vấn đề như vậy không chỉ khiến việc khởi động thiết bị lớn trở nên khó khăn và gây ra sự cố thường xuyên mà còn làm giảm hiệu suất cách điện, dẫn đến các sự cố an toàn điện. Ngoài ra, truyền tải điện đường dài gây tổn thất đường dây đáng kể, làm tăng đáng kể tiêu thụ năng lượng và chi phí cho các doanh nghiệp khai thác than.
Để giảm thiểu tổn thất kinh tế, nâng cao an toàn và nâng cao hiệu quả, bài báo này xem xét các giải pháp phổ biến cho cấp điện đường dài trong các mỏ than ngầm, so sánh ưu và nhược điểm, đồng thời đề xuất một phương án bù điện áp sáng tạo.
2.1 Nhiều cáp có đường kính cáp song song hoặc lớn hơn
Sử dụng nhiều cáp song song hoặc thay thế các cáp hiện có có đường kính lớn hơn có thể giảm trở kháng tương đương và sụt điện áp. Tuy nhiên, cách tiếp cận này làm tăng chi phí cáp và độ phức tạp trong việc lắp đặt.
Hình 1. Sơ đồ cáp song song hoặc giải pháp tiết diện cáp tăng
2.2 Điều chỉnh gõ biến áp để tăng điện áp nguồn
Điều chỉnh các điểm 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 cao trong thời gian thiết bị ngừng hoạt động hoặc hoạt động không tải, gây rủi ro cho cáp và cách điện thiết bị.
Hình 2. Sơ đồ giải pháp tăng điện áp đầu ra của máy biến áp di động
2.3 Di chuyển máy biến áp di động gần thiết bị hơn
Việc di chuyển máy biến áp di động gần thiết bị giúp giảm chiều dài cáp cấp nguồn, từ đó giảm sụt điện áp. Tuy nhiên, việc di chuyển máy biến áp thường xuyên làm tăng khó khăn và chi phí vận hành.
Hình 3. Sơ đồ di chuyển máy biến áp di động gần hơn với tải
2.4 Thêm SVG chống nổ để bù công suất phản kháng
Việc triển khai các thiết bị SVG chống nổ gần thiết bị tải cung cấp khả năng bù công suất phản kháng, nâng cao điện áp cuối dây chuyền và ổn định hoạt động của thiết bị. Giải pháp này yêu cầu đặt các SVG gần tải, lý tưởng là di chuyển chúng cùng với tải nếu có thể, điều này vẫn có thể dẫn đến nhiều lần di chuyển và tăng chi phí.
Hình 4. Sơ đồ thêm SVG chống nổ ở phía tải để bù công suất phản kháng
Để khắc phục 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 ở giữa đường để nâng điện áp đường dây, đảm bảo thiết bị cuối dây chuyền nhận đủ điện năng.
Hình 5. Sơ đồ lắp đặt thiết bị điều chỉnh tích hợp lưới ở giữa đường dây
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 tổn thất do dòng điện chủ động gây ra bằng cách tăng điện áp hệ thống, đảm bảo điện áp đầu dây ổn định. Thiết bị tự động điều chỉnh dựa trên các thông số điện áp lưới và dòng điện, duy trì điện áp trong phạm vi chấp nhận được dưới các điều kiện khác nhau.
The Thiết bị điều chỉnh tích hợp lưới điện đã được đưa vào vận hành thành công tại mặt khai thác ngầm của Mỏ than Trường Thành số 5, tọa lạc tại Otog Front Banner, Khu tự trị Nội Mông. Mỏ được vận hành bởi Công ty TNHH Năng lượng Nội Mông Sơn Đông, được thành lập vào năm 2005 và tọa lạc tại thành phố Ordos, Nội Mông.
Mỏ Changcheng No. 5 bao phủ khu vực khai thác 13,6595 km², với tổng trữ lượng địa chất là 180,4 triệu tấn và dự trữ có thể thu hồi của 118,8 triệu tấn. Công ty có công suất sản xuất hàng năm được thiết kế là 1,8 triệu tấn và tuổi thọ ước tính là 50,8 năm.
Mặt hướng của mìn hướng rất nghiêm trọng Vấn đề sụt áp nguồn điện đường dài. Giải pháp trước đây là di chuyển trạm biến áp di động (máy biến áp di động) mỗi khi hướng đi tiến một khoảng cách nhất định. Cách tiếp cận này đã gây ra chi phí lao động và vật liệu đáng kể, đồng thời làm gián đoạn sự liên tục sản xuất — cho thấy nhu cầu cấp thiết phải cải thiện.
Các cuộc khảo sát chi tiết tại hiện trường đã tiết lộ các thông số hệ thống sau:
Để xác định khoảng cách hoạt động tối đa khả thi mà không cần hỗ trợ điện áp, các phép tính 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.
(2) Trở kháng tương đương của động cơ cắt khi khởi động:
trong đó Iq là dòng điện khởi đầu của động cơ.
(3) Trong kịch bản xấu nhất (khoảng cách tối đa), sụt áp cho phép tại đầu nối động cơ là 25%, nghĩa là điện áp đầu cuối tối thiểu cho phép là:
Umin=0.75×1140 V=855 VUmin=0.75×1140V=855V
(4) Dòng điện khởi động của động cơ cắt trong điều kiện này đã được tính toán tương ứng.
(5) Độ sụt áp cho phép 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 của 120 mm² cáp là Rc=0,173 Ω/kmRc=0,173Ω/km (mỗi pha).
(7) Dựa trên các tham số này, Khoảng cách nguồn điện tối đa cho phép được tính xấp xỉ 1400 mét.
Phân tích xác nhận rằng khi máy đào đường hoạt động vượt ra ngoài ~1400 mét Từ trạm biến áp di động, sụt áp quá mức trong cả lúc khởi động và hoạt động bình thường sẽ gây ra tắt máy hoặc không khởi động được.
Để giải quyết vấn đề này, một Thiết bị điều chỉnh tích hợp lưới điện đã được cài đặt 1,4 km về phía hạ lưu từ trạm biến áp di động, như thể hiện 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 tiêu là 1300 V. Sau khi điều chỉnh, điện áp đường dây được duy trì ở mức xấp xỉ 1300 V, cho phép đoạn cáp hạ nguồn—từ thiết bị đến roadheader—mở rộng sau 1,4 km đồng thời vẫn đáp ứng yêu cầu vận hành 1140 V ở đầu tải. Phương pháp tính toán tương tự được áp dụng và do đó bị lược bỏ ở đây để ngắn gọn.
Sau khi lắp đặt Thiết bị Điều chỉnh Tích hợp Lưới, khoảng cách hướng thực tế được mở rộng lên toàn bộ 2800 mét. Máy đào đường bộ giờ đây hoạt động ổn định mà không bị gián đoạn liên quan đến điện áp. Tần suất di chuyển trạm biến áp di động đã giảm đáng kể, độ ổn định của hệ thống được cải thiện và giải pháp đã nhận được lời khen ngợi cao từ khách hàng.
Hình 7. Ảnh hiện trường Thiết bị Điều chỉnh Lưới điện tích hợp đang hoạt động tại mỏ Changcheng số 5
Khi ngành khai thác than phát triển, nhu cầu điện của thiết bị khai thác tiếp tục tăng, đòi hỏi phải có 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 dưới lòng đất. Động cơ khởi động trực tiếp dùng trong máy xúc và thợ mỏ đang đối mặt với những thách thức lớn khi khởi động 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 là giải pháp hiệu quả, nâng cao hiệu quả làm việc dưới lòng đất và giảm chi phí vận hành.
Sự kết hợp giữa các thiết bị SVG chống nổ và các thiết bị điều chỉnh tích hợp lưới cung cấp giải pháp toàn diện để cải thiện chất lượng điện trong các mỏ than ngầm, đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định và hiệu quả.
Chào mừng đến với yêu cầu