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石炭採掘業界の技術の急速な進歩により、石炭採掘機器の出力レベルは上昇し続け、採掘面の距離も伸びています。これらの発展は対応する電力供給システムへの要求を高めています。採掘過程では、石炭採掘、掘削設備、電源システム間の距離が広がり、力率の低下、ライン端の低電圧、電圧変動、高衝撃や非線形負荷による波形歪みなど多くの課題が生じます。これらの課題に対応するため、本論文ではいくつかの解決策を提案し、それぞれの利点と欠点を比較し、革新的な電圧補償方式と関連する機器や現場応用を紹介します。
キーワード:地下の炭鉱;長距離電源供給;掘削機器;電力品質;電圧補償
石炭採掘産業の急速な発展により、採掘設備の電力需要が増加し、採掘面が長くなりました。この拡張は対応する電源システムに大きな課題をもたらします。採掘・掘削機器と電源装置間の距離が伸びるにつれて、大きな衝撃荷重や非線形荷重の存在が長距離の電源品質問題を引き起こします。これには、出力率の低下、ライン端の低電圧、電圧変動、波形歪みなどが含まれます。これらの問題は大型機器の起動を難しくし、頻繁な故障を引き起こすだけでなく、絶縁性能を低下させ、電気安全事故の原因にもつながっています。さらに、長距離送電は大きな送電線損失をもたらし、石炭採掘企業のエネルギー消費とコストを大幅に増加させます。
経済的損失を軽減し、安全性を高め、効率を向上させるために、本論文では地下炭鉱における長距離電力供給の一般的な解決策をレビューし、その長所と短所を比較し、革新的な電圧補償方式を提案します。
2.1 並列またはより大きな直径の複数ケーブル
複数のケーブルを並列に配置したり、既存のケーブルをより大きな直径に置き換えたりすることで、等価インピーダンスや電圧降下を低減できます。しかし、この方法はケーブルのコストと設置の複雑さを増加させます。
図1。並列ケーブルまたはケーブル断面積拡大の回路図
2.2 供給電圧を上げるためのトランスタップの調整
トランスタップを調整して供給電圧を上げることで、ライン損失を補正できます。しかし、この方法は機器の停止時や無負荷運転時に過度に高い電圧を招き、ケーブルや機器の絶縁にリスクをもたらす可能性があります。
図2。モバイルトランス出力電圧増加解の回路図
2.3 モバイルトランスを機器により近づける
モバイルトランスを機器に近づけることで供給ケーブルの長さが短縮され、電圧降下が減少します。しかし、変圧器の頻繁な配置変更は運用上の困難とコストを増加させます。
図3。モバイルトランスを負荷に近づけるための回路図
2.4 無効電力補償のための防爆SVGの追加
耐爆SVGユニットを負荷機器の近くに配備することで、無効電力補償が得られ、ライン端電圧が上昇し、機器の動作が安定化します。この解決策は、SVGを荷重の近くに設置し、理想的には荷重と一緒に移動させる必要があり、それでも複数回の移動やコスト増加を伴う可能性があります。
図4。負荷側に無効電力補償のための耐爆SVGを追加する回路図
上記の解決策の限界に対処するため、本論文では革新的なアプローチを提案します。すなわち、グリッド調整装置を中間線に統合して線路電圧を上げ、端端機器に十分な電力を供給することです。
図5。線路中央にグリッド統合調整装置を設置する回路図
統合電圧調整装置は電力システムの無効電力補償を強化し、力率を向上させ、電圧降下損失を低減します。この装置は、システム電圧をブーストすることでアクティブ電流誘起損失を補正し、安定した終端電圧を確保します。装置はグリッド電圧やライン電流パラメータに基づいて自動的に調整され、さまざまな条件下で許容範囲内に電圧を維持します。
そのグリッド統合調整装置地下の路線で無事に稼働を開始しました。長城第5炭鉱内モンゴル自治区オトグ前線旗に位置しています。鉱山は以下の企業で運営されています山東省エネルギー新民内モンゴルエネルギー有限公司2005年に設立され、内モンゴルのオルドス市に位置しています。
長城5号鉱山は以下の鉱区を覆っています。13.6595 km²、総地質埋蔵量は1億8,040万メトリックトンおよび回収可能な埋蔵量1億1,880万メトリックトン.設計上の年間生産能力は以下の通りです。180万トンおよび推定耐用年数は50.8年.
地雷の方向面は激しくなっていた長距離電源の電圧降下問題.以前の解決策では、方位が一定距離を進むたびに移動変電所(移動変圧器)を移動させるものでした。この方法は多大な労力・材料費を生み、生産継続性を妨げ、改善の緊急性を浮き彫りにしました。
詳細な現地調査により、以下のシステムパラメータが明らかになりました。
電圧サポートなしで最大実行可能な動作距離を決定するために、以下の計算が行われました。
(1)移動変電所の等価インピーダンス:
ここで、Unは標準システムの電圧、Uz%は変電所の短絡インピーダンス率、Inは定格電流です。
(2)起動時の切断モーターの等価インピーダンス:
ここでIqはモーターの起動電流です。
(3) 最悪のシナリオ(最大距離)において、モーター端子での許容電圧降下は25%、つまり最小許容端子電圧は次のようになります:
Umin=0.75×1140 V=855 VUmin=0.75×1140V=855V
(4) この条件下での切断モーターの起動電流はそれに応じて計算された。
(5) ケーブル両端の許容電圧降下は次の通りです:
ここでUoは移動変電所の出力電圧です。
(6) 標準ケーブル表によると、120 mm²ケーブルはRc=0.173 Ω/kmRc=0.173Ω/km(各相あたり)。
(7) これらのパラメータに基づき、最大許容電力供給距離はおおよそ次のように計算されました。1400メートル.
分析により、ロードヘッダーが動作した場合、~1400メートル移動式変電所からは、起動時および通常運転時の過度な電圧降下が機器の停止や起動失敗を引き起こしました。
これに対処するために、グリッド統合調整装置設置された下流1.4km地点移動式変電所から、以下に示されています:
図6。グリッド統合調整装置設置場所の概説
この装置は、目標出力電圧として設定されていました1300 V.調整後、ライン電圧はおおよそ維持されます1300 V、デバイスからロードヘッダーまでの下流ケーブルセグメントを延長可能にしました1.4km以南しかし、負荷側では1140 Vの運用要件を満たしていました。同じ計算方法が適用されるため、簡潔化のためここでは省略します。
グリッド統合調整装置の設置後、有効進路距離は最大限に延長されました2800メートル.現在、ロードヘッダーは電圧による中断なく安定して動作しています。移動変電所の移設頻度は大幅に減少し、システムの安定性が向上し、解決策も受け入れられましたお客様からの高く評価されています.
図7。長城第5鉱山で稼働中のグリッド統合調整装置の現地写真
石炭採掘業界の発展に伴い、採掘機器の電力需要は増加し続けており、作業距離の延長が必要となっています。長距離電源の問題、特に電圧降下は地下作業でよく見られます。掘削機や鉱山で使用されているダイレクトスタートモーターは、初期の電流需要が高いため、起動時に大きな課題に直面しています。従来の解決策には限界がありますが、提案されているグリッド統合規制装置は効果的な解決策を提供し、地下作業の効率を高め、運用コストを削減します。
耐爆SVGユニットとグリッド統合調整装置の組み合わせにより、地下炭鉱の電力品質向上に向けた包括的なソリューションを提供し、信頼性と効率的な電力供給を実現します。
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