Оценка влияния показателей качества электроэнергии на эффективность функционирования электротехнического комплекса угольной шахты

Представлены результаты исследования по оценке влияния показателей качества электроэнергии на эффективность функционирования электротехнического комплекса угольной шахты. Обоснована актуальность оценки влияния высших гармонических составляющих на эффективность функционирования в электротехническом комплексе угольной шахты высокой производительности. Это обусловлено значительным увеличением числа оборудования, использующего в системах электропривода преобразовательную нагрузку, которое генерирует высшие гармонические составляющие напряжения и тока, негативно влияющие на эффективность функционирования электротехнического комплекса угольной шахты. Что приводит: к нарушению номинальных режимов работы основного технологического оборудования снижая его производительность; вызывает ложные срабатывания защит от аварийных режимов в системе электроснабжения, приводящие к простоям оборудования; сокращает срок службы электрооборудования, включая кабельных линий из-за повышенного износа изоляции что увеличивает риск возникновения аварийных ситуаций, что является недопустимым, особенно в условиях угольных шахт опасных по внезапным выбросам газа и пыли. Предложено использование в этих целях метод имитационного моделирования с помощью программного продукта Matlab и декомпозиционного анализа электротехнических систем для исследования влияния преобразовательной нагрузки на показатели качества электроэнергии, применительно к системам электроснабжения угольных шахт. Предложена синтезированная имитационная модель системы электроснабжения угольной шахты с целью исследования генерации высших гармонических составляющих. На основе экспериментального исследования в условиях угольных шахт и имитационного моделирования генерации высших гармонических составляющих установлены закономерности, позволяющие выполнять оценку влияния суммарного коэффициента гармонических искажений по напряжению на отклонение напряжения в электротехническом комплексе угольной шахты.

Ключевые слова: угольная шахта, система электроснабжения, электротехнический комплекс, высшие гармонические составляющие, моделирование, показатели качества электроэнергии, суммарный коэффициент гармонических искажений по напряжению, отклонение напряжения, эффективность функционирования.

Как процитировать:

Ляхомский А. В., Решетняк С. Н., Кутепова Е. Н. Оценка влияния показателей качества электроэнергии на эффективность функционирования электротехнического комплекса угольной шахты // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 6. – С. 168–180. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_6_0_168.

Благодарности:

Информация об авторах:

Ляхомский Александр Валентинович¹ — д-р техн. наук, профессор, профессор, e-mail: mggu.eegp@mail.ru,
Решетняк Сергей Николаевич¹ — канд. техн. наук, доцент, доцент, e-mail: reshetniak@inbox.ru, ORCID ID: 0000-0002-6982-558,
Кутепова Евгения Николаевна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: mggu.eegp@mail.ru,
¹ НИТУ МИСИС.

 

Контактное лицо:

Решетняк С.Н., e-mail: reshetniak@inbox.ru.

Список литературы:

1. Рубан А. Д., Артемьев В. Б., Забурдяев В. С., Забурдяев Г. С. Руденко Ю. Ф. Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах. — М.: Издательство ООО «Московский издательский дом», 2009. — 396 с.

2. Мешков А. А., Казанин О. И., Сидоренко А. А. Повышение эффективности технологии и организации проходки лавы при интенсивной разработке пологих угольных пластов на шахтах Кузбасса // Записки Горного института. — 2021. — Т. 249. — С. 342—350. DOI: 10.31897/ PMI.2021.3.3.

3. Kubrin S. S. Monitoring of coal and rock mass conditions, coal mine air and extraction equipment state / Proceedings of the 8th International Conference on Physical Problems of Rock Destruction. Metallurgical Industry Press. China, 2014, pp. 454—460.

4. Кубрин С. С., Закоршменный И. М., Решетняк С. Н., Максименко Ю. М. Повышение эффективности функционирования горных машин угольных шахт // Уголь. — 2024. — № 4. — С. 83—87. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-4-83-87.

5. Плащанский Л. А., Решетняк М. Ю. Анализ гармонического состава в электрических сетях понизительных подстанций угольных шахт // Горный журнал. — 2020. — № 5. — С. 63—67. DOI: 10.17580/gzh.2020.05.11.

6. Подунай С. В., Степанов Л. Г. Контроль качества электроэнергии содержащих высшие гармоники и пути устранения высших гармоник / Образование, наука и молодежь — 2022. Сборник трудов по материалам Научно-практической конференции студентов и курсантов. — Керчь, 2022. — С. 37—39.

7. Lyakhomskii A. V., Perfil’eva E. N., Petrochenkov A. B. Conceptual design and engineering strategies to increase energy efficiency at enterprises // Russian Electrical Engineering. 2015, vol. 86, no. 6, pp. 305—308.

8. Petrochenkov A. B. An information of industrial electrotechnical complexes // Russian Electrical Engineering. 2015, vol. 86, no. 6, pp. 692—696.

9. Lyakhomskii A., Petrochenkov A., Romodin A., Perfil’eva E., Mishurinskikh S., Kokorev A., Kokorev A., Zuev S. Assessment of the harmonics influence on the power consumption of an electric submersible pump installation // Energies. 2022, vol. 15, article 2409. DOI: 10.3390/en15072409.

10. Плащанский Л. А., Решетняк М. Ю. Условия возникновения резонансных явлений в системе подземного электроснабжения выемочных участков угольных шахт // Горный журнал. — 2021. — № 9. — С. 75—79. DOI: 10.17580/gzh.2021.09.12.

11. Yu B. Industrial structure, technological innovation, and total-factor energy efficiency in China // Environmental Science and Pollution Research. 2021, vol. 27, no. 8, pp. 8371—8385. DOI: 10.1007/ s11356-019-07363-5.

12. Huang H., Liang R., Lu C., Gong D., Yin S. Two-stage robust stochastic scheduling for energy recovery in coal mine integrated energy system // Applied Energy. 2021, vol. 290. DOI:10.1016/j. apenergy.2021.116759.

13. Kumar M., Maity T., Kirar M. K. Energy-use assessment and energy-saving potential analysis in an underground coal mine: A case study / IEEE Kansas Power and Energy Conference, KPEC. 2021 DOI: 10.1109/KPEC51835.2021.9446232.

14. Abramovich B. N., Kuznetsov P. A., Sychev Yu. A. Protective controller against cascade outages with selective harmonic compensation function // Journal of Physics: Conference Series. 2018, vol. 1015, no. 2, article 022001.

15. Sychev Y. A., Aladin M. E., Aleksandrovich S. V. Developing a hybrid filter structure and a control algorithm for hybrid power supply // International Journal of Power Electronics and Drive Systems. 2022, vol. 13, no. 3, pp. 1625—1634.

16. Sychev Y. A., Aladin M. E., Serikov V. A. Developing a hybrid filter structure and a control algorithm for hybrid power supply // International Journal of Power Electronics and Drive Systems (IJPEDS). 2022, vol. 13, no. 3, pp. 1625—1634, DOI: 10.11591/ijpeds.v13.i3.pp1625-1634.

17. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1994. — 272 с.

18. Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии. — М.: ЭНАС, 2009. — 456 с.

19. Решетняк С. Н., Зотов В. В., Сучко Д. С. Декомпозиционный анализ системы электроснабжения угольных шахт для оценки генерации высших гармоник технологическим оборудованием поверхностного комплекса // Уголь. — 2025. — № 1. — С. 93—99.

20. Плащанский Л. А., Решетняк С. Н., Решетняк М. Ю. Повышение качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт // Горные науки и технологии. — 2022. — Т. 7. — № 1. — С. 66—77. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-1-66-77.