Аналіз та розробка пропозицій до удосконалення методів розрахунку рівнів електричних навантажень в умовах залізорудних підприємств

Abstract

Мета дослідження – аналіз та розробка пропозицій до удосконалення методів розрахунку рівнів електричних навантажень в умовах залізорудних підприємств. Об’єкт дослідження – електричні навантаження в умовах залізорудних підприємств. Предмет дослідження – методи розрахунку рівнів електричних навантажень. Робота присвячена аналізу та вдосконаленню методів розрахунку електричних навантажень у системах електропостачання залізорудних підприємств. В умовах зростання енергетичних витрат та високих вимог до надійності електропостачання питання точного визначення навантажень набуває особливої актуальності для гірничодобувної галузі. Традиційні методики, що застосовуються при проєктуванні шахтних і промислових енергосистем, часто призводять до суттєвих розбіжностей між розрахунковими та фактичними показниками, що стає причиною перевитрати встановленої потужності трансформаторів, підвищених експлуатаційних витрат та нераціонального використання відповідного обладнання. У даній роботі досліджено особливості формування навантажень на підземних електричних мережах, зумовлені специфікою роботи обладнання — асинхронних і синхронних двигунів, пускових та вентиляційних установок, шахтного транспорту та допоміжних механізмів. На основі аналізу добових графіків навантажень промислових підприємств гірничо-видобувного комплексу Криворізького залізорудного басейну було встановлено, що діючі розрахункові методи систематично завищують потужність на 24–48%. З урахуванням цього виконано порівняння методик на основі коефіцієнтів попиту, середніх навантажень, методів еквівалентних потужностей та статистичних підходів. Одним із ключових питань, розглянутих в межах даної роботи є визначення переваг групового коефіцієнта попиту, який забезпечує мінімальну похибку між розрахунковими та реальними навантаженнями. Для умов залізорудних підприємств запропоновано уточнені залежності для розрахунку коефіцієнтів попиту активної та повної потужності, встановлені на основі обробки експериментальних даних. Доведено, що застосування вдосконаленого методу знижує необхідну потужність трансформаторів у середньому в 1,5 рази без погіршення електропостачання. Особливу увага приділяється питанням реактивної потужності та компенсації її надлишків. Встановлено, що гірничо-збагачувальні комбінати є одними з найбільших споживачів реактивної енергії в регіоні, а відхилення режимів призводять до значних фінансових витрат. На основі дослідження роботи синхронних двигунів і їх компенсуючих властивостей запропоновано технічні рішення для стабілізації cosφ та зменшення навантаження на мережу. У роботі також розглянуто сучасні системи управління шахтним електротранспортом, зокрема безконтактні тиристорні регулятори, імпульсно-фазове керування та особливості енергопостачання дизель-тролейвозів. Графічно-аналітичний метод розрахунку струмових кривих дозволив визначити особливості навантаження тягових двигунів і сформувати рекомендації щодо вибору апаратури захисту. Окремий розділ присвячений вибору установок захисного відключення для підземних умов із урахуванням асиметричних режимів. Завдяки проведеному аналізу стає можливим використання отриманих результатів службами енергетики шахт та ГЗК для оптимізації потужності трансформаторних підстанцій, зниження витрат на електроенергію, підвищення надійності та енергоефективності електропостачання гірничих підприємств. Запропонована методика може бути впроваджена в проєктну документацію, а сформовані алгоритми розрахунків — у програмні комплекси для інженерних розрахунків.