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解決方案

新風光煤礦井下長距離供電綜合治理方案

發布時間:2022-03-23 作者:新風光
  • 針對煤礦井下存在的各類長距離供電問題,新風光推出適應多種工況的綜合治理方案。


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新風光綜合治理方案包括面向采掘工作面終端設備的電網綜合調節裝置、無功補償裝置、變頻設備,用于解決綜采工作面、掘進工作面的低壓配電線路存在的末端電壓低、功率因數低、大型負荷設備啟動困難、諧波污染嚴重的問題;同時通過在變電所配置大容量無功補償裝置,用于提高系統電壓穩定性、降低線路及變壓器損耗、消除諧波污染、延長供電用電設備及輸電電纜的使用壽命。

為適應不同煤礦現場的不同應用需求,在綜合治理方案基礎上分列出幾種適應煤礦井下不同工況的解決方案。


1.高壓防爆SVG集中補償方案


自井上35kV/110kV變電所至井下中央變電所,中央變電所至采區變電所,采區變電所再至各采煤、掘進工作面,6kV/10kV供電電纜長度最長可超過10公里,末端多個工作面的大功率設備啟動及正常工作時系統中存在大量的無功功率,嚴重影響供電質量。僅僅通過終端補償及終端設備變頻啟動的方式不能有效解決6kV/10kV高壓輸電線路上的電能質量問題,需要搭配集中補償方式對整個長距離供電系統提供解決方案。

6kV/10kV系列大容量無功補償裝置,配置在井下6kV/10kV高壓供電線路中,可以對整個工作面或多個工作面的所有負荷進行集中補償,配合終端補償及終端設備變頻解決方案,可以從系統層面提高工作面功率因數、濾除電網諧波,提升供電線路傳輸及供電能力,節能降耗。


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■  方案優勢


◎ 穩定高壓輸電電纜供電電壓,改善整個長距離供電系統電能質量。

◎ 補償線路中無功電流,降低線路電流,降低無功損耗。

◎ 提高系統功率因數,配置容量足夠前提下可由0.5以下提升至0.99。

◎ 濾除系統中存在的諧波,降低各用電設備故障率,提高設備運行可靠性,大幅降低人力成本和物力成本。

◎ 保護功能齊全,便于確定故障點,易維護,運行可靠性高。

◎ 設備支持多種對外通訊模式,兼容智慧礦山標準通訊接口。


2. 工作面終端電網綜合調節控制裝置方案


煤礦井下綜采、掘進工作面的大型負荷設備與配套的供電電源之間的長距離供電、大型負荷的沖擊,使得供電電纜末端負載側的電源電壓偏低,電網諧波含量大。針對無功電流在電纜上所引起的電壓降問題可以采取近端無功補償的方案解決,而有功電流在電纜上引起的電壓降問題往往是無法避免的。

針對上述問題,新風光公司提出一種創新性的方案,在補償無功電流的基礎上,動態、實時的調控電源末端設備的供電電源電壓,補償因有功電流在電纜上產生的電壓降,從而保證末端設備的工作電源電壓需求。

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■  方案優勢


◎ 實時跟蹤負荷變化,動態連續平滑補償無功功率,提高供電系統設備容量的利用率。

◎ 動態、實時的調控電源末端設備的供電電源電壓,補償因有功電流在電纜上產生的電壓降。

◎ 使用本裝置可以保證井下設備啟動時電壓補償至額定電網電壓的97%,滿載運行時電網電壓值可補償至額定電網電壓的99%,進而完美解決長距離供電時末端電源電壓低的問題。

◎ 保護功能齊全,具有過壓、欠壓、過流、單元過熱、不均壓等保護,便于確定故障點,易維護,運行可靠性高。

◎ 支持多種對外通訊模式,兼容智慧礦山標準通訊接口。

◎ 延長移動變壓器與后級負荷設備的供電距離,避免因末端電源電壓低而頻繁移動變壓器設備,減輕煤礦井下掘進、綜采作業面的工作強度,提高工作效率。

    

3、低壓防爆SVG終端補償方案


在采煤、掘進工作面中,大型負荷設備諸如采煤機、掘進機、運輸機、泵站等與移動變電站之間的供電距離較長,設備啟動瞬間產生巨大無功沖擊,造成末端電壓跌落嚴重,設備啟動困難。

本方案采取無功補償裝置對掘進機設備單獨補償方式解決,將礦用隔爆兼本質安全型低壓靜止無功發生器配置在工作面,并接于負荷設備側可以快速跟設備啟動瞬間產生的沖擊電流,調節交流側輸出電壓的幅值和相位,發出無功進行無功補償,用于提高末端網壓,穩定設備運行,節能降耗。

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■  方案優勢


◎ 實時跟蹤負荷變化,動態響應速度快,響應時間≤ 20ms,動態連續平滑補償無功功率。

◎ 保護功能齊全,具有過壓、欠壓、過流、單元過熱、不均壓等保護,便于確定故障點,易維護,運行可靠性高。

◎ 設備內部與電纜并聯,不影響負荷正常工作。

◎ 投切時無暫態沖擊,無合閘涌流,無需放電即可再投。

◎ 在額定電流的前提下,輸出電流諧波(THD)≤3%。

◎ 支持多種對外通訊模式,兼容智慧礦山標準通訊接口。

◎ 支持長距離供電,延長供電距離,減少移動變電站移動頻次,節約人力成本。


4、防爆變頻器針對負荷設備變頻軟啟動方案


綜采工作面采用長距離供電方式,負載電機(采煤機截割電機)直接啟動瞬間產生巨大無功沖擊,造成末端電壓跌落嚴重,設備啟動困難。

本方案采取變頻器對負載電機變頻軟啟方式解決,使用礦用隔爆兼本質安全型變電變頻器(以下簡稱防爆變頻器)配置在工作面集中配電點,實現負載電機的變頻啟動。電機啟動到工頻后,通過對變頻器的輸出電壓相位做出調整,在轉換的瞬間,調整好輸出電壓的相位、頻率、幅值這三個參數完全與電網電壓一致,然后將電網電壓切入到電機端,調整完畢后,脫開變頻器,完全由電網工作于電機,從而實現變頻轉工頻的無擾切換。

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■  方案優勢


◎ 能實現大功率負載電機高精度的轉矩控制。

◎ 能實現大功率負載電機的軟啟、軟停和過程控制。

◎ 變頻轉工頻無擾切換,減小電流沖擊,延長機械設備使用壽命。

◎ 利用可編程控制器輕松實現各種工況的配合控制。

◎ 支持多種對外通訊模式,兼容智慧礦山標準通訊接口。


新風光煤礦井下長距離供電綜合治理方案應用效果


1、直接效果


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2、 經濟價值


配置防爆無功補償裝置后,通過功率因數提升、負荷電流下降、負載有效使用率提高等因素可實現節能供電,在提高供電質量的同時可大幅節省電費支出。

根據無功經濟當量計算,每1kvar年節電量:


P =Qc×Cb1×Tn


式中:

P—年節電量

Qc—有效無功補償容量,1(kvar);

Cb1—無功經濟當量,三級變壓,取0.1~0.15;

物理意義:每補償1kvar無功,有功損耗降低多少千瓦

Tn—設備年運行小時,6000h(按300天,每天20小時計算);

由上式計算得:P=1×0.1×6000=600kWh

按每年工作6000小時(按1年12個月,每月25天,每天20小時計算)、電價0.57元計算:每1kvar年節能費用為342元;

以我公司6kV 2500kvar高壓防爆SVG為例,每年可節省電費約85.5萬元。


3、應用案例


新風光公司WJ1-500/1140防爆SVG設備在兗州煤業某煤礦井下掘進工作面現場成功應用,設備使用效果得到客戶的一致好評。

基本工況:后級負載為掘進機等,負荷共約310kW。 

安裝SVG主要作用:補償1140V負載無功,提高功率因數,治理 諧波,節能降耗。 

解決方法:掘進巷道末端增設無功補償裝置 WJ1-500/1140。補償率較高,效果明顯。

下圖為設備的現場圖片及設備運行報告。

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