hrvatski

Poboljšanje kvalitete električne energije 6 kV rudničke mreže primjenom sinkronih kompenzatora i neizrazite logike

Rudnička 6 kV električna mreža, pored osnovne zadaće, napajanje električnom energijom rudarskih radnih strojeva treba zadovoljiti sve specifične uvjete koje određuje tehnologija eksploatacije rudarskih resursa i da pri tome ispuni uvjete ekonomičnosti i sigurnosti rada. Kontinuirana tehnologija eksploatacije ugljena u rudnicima uglavnom je zasnovana na površinskoj eksploataciji, na tzv. BTO (bager- transportna traka-odlagač) i BTK (bager-transportna traka-klasirnica) sustavu. To predstavlja transportni sustav koji osigurava kontinuiranu eksploataciju ugljena i otkrivke (jalovine). Transport otkrivke i ugljena je najsloženiji i najskuplji proces na površinskom kopu rudnika. Kao ilustracija može poslužiti činjenica da do dvije trećine svih investicijskih ulaganja pri izgradnji površinskog kopa čine ulaganja u transportne sustave, eksploatacijski troškovi transporta su 40 do 70% ukupnih eksploatacijskih troškova rudnika (površinskog kopa). Radi toga transport u znatnoj mjeri utječe na sve bitne tehničke i ekonomske parametre površinskog kopa, a posebice na ukupnu produktivnost, učinkovitost i ekonomičnost. Zbog složene tehnologije rada i dinamike eksploatacije, te čestog pomicanja radnih strojeva uglavnom se koristi kabelska mreža izvedena tzv. teškim rudarskim 6 kV kabelima. Napajanje potrošača električnom energijom napona 6 kV vrši se kabelima. Osnovna karakteristika tehnologije eksploatacije na površinskim kopovima je nestacionarnost i dekoncentriranost električnih potrošača i angažiranje velikih snaga za rad radnih strojeva i uređaja. Najveći dio instalirane snage na površinskim kopovima je zapravo snaga 6 kV pogonskih motora transportnih sustava, a niskonaponske potrošače predstavljaju razni pomoćni pogoni i transportni uređaji koji se pogone uglavnom asinkronim kaveznim i istosmjernim elektromotorima. Pored rudarskih proizvodnih uređaja na kojima su instalirani 6 kV asinkroni motori, na površinskim kopovima su nerijetko u eksploataciji i bageri sa cikličnim djelovanjem, na kojima su instalirani sinkroni 6 kV motori velike snage. Cijeli sustav se pogoni sinkronim motorom velike snage na koji je direktno spregnuta grupa istosmjernih generatora, sa kojih se odvojeno napajaju istosmjerni motori za pogon određenog radnog mehanizma na bageru. Stupanj iskorištenja kapaciteta transportnog sustava je od presudne važnosti za efikasnost i ekonomičnost površinskog kopa. Osnovni faktori koji ograničavaju povećanje stupnja iskorištenja kapaciteta transportnog sustava su tehnološki problemi u "proizvodnji" otkrivke odnosno korisne mineralne sirovine (ugljena) i nedovoljna usklađenost proizvodnih i transportnih kapaciteta. Na površinskom kopu u eksploataciji teško je ostvariti kontrolu oba navedena faktora, te stupanj iskorištenja kapaciteta transportnog sustava varira u širokim granicama i uglavnom je nizak. Obzirom na poteškoće u proizvodnji ugljena i otkrivke, učinci te proizvodnje (količine materijala) veoma često znatno odstupaju tijekom određenog vremena. Q(t) ≠ const. Zbog navedenog se na transportnim sustavima ima izražena neravnomjerna zapunjenost transportera, što kao posljedicu ima nedovoljnu opterećenost pogonskih motora koji u tom vremenskom periodu rade sa veoma lošim energetskim pokazateljima (mali cosφ, smanjen stupanj iskorištenja i sl.). Recimo, ako transporter radi sa 50% nazivnog kapaciteta jedinična potrošnja električne energije povećava se i do 50% u odnosu na potrošnju pri nazivnom kapacitetu. Od ukupne količine energije koju potrošači uzimaju iz električne mreže jedan dio je aktivna a drugi dio je reaktivna. Reaktivna energija potrebna za rad potrošača se ne uzima iz električne mreže, već iz uređaja za kompenzaciju reaktivne energije. Zbog svega navedenog veliki površinski kopovi uglavnom imaju u transformatorskim postajama (TS) ugrađene uređaje za kompenzaciju reaktivne energije, a nerijetko i pojedinačno neposredno pored pogonskih motora. Poznato je da prepobuđeni sinkroni motori mogu raditi kao sinkroni kompenzatori. Kako na površinskom kopu, u sklopu tehnološkog procesa, najčešće rade i radni strojevi sa sinkronim motorima velike snage onda se nameće potreba istraživanja i analize utjecaja reguliranja pobudne struje na povećanje faktora snage u sustavu, odnosno na smanjenje ukupne reaktivne energije i poboljšanje kvalitete energije u električnoj mreži. Istraživanja obavljena na konkretnom primjeru i prezentirana u ovoj doktorskoj disertaciji trebaju pokazati sve učinke primjene ovog načina smanjenja ukupne reaktivne energije u električnoj rudarskoj mreži. Zbog toga će biti definirani parametri kvalitete električne energije, napravljena analiza trenutačnog stanja kvalitete, sustav i doprinos pojedinog uređaja (bagera). U tu svrhu bit će definirana metoda neizrazite logike u primjeni analize kvalitete električne energije i metode poboljšanja kvalitete.

neizrazita logika; klasteriranje; kompenzacija jalove energije; sinkroni motor s istaknutim polovima; bager s cikličnim djelovanjem; eksploatacija ugljena

nije evidentirano