Энергоэффективность и энергосбережение во все времена и особенно на современном этапе развития промышленности и экономики играли чрезвычайно важную роль. Независимо от того, какие страны и по каким критериям строят планы развития энергетики, энергоэффективность и энергосбережение всегда находятся в приоритете. В полной мере это относится и к минерально-сырьевому комплексу, в котором потребление энергии в целом составляет большую долю от общего потребления. Добываемые в минерально-сырьевом комплексе ресурсы сами являются источником энергии. Энергетика развивается разнопланово. Множество научных работ, результаты которых отражены в публикациях, подтверждают актуальность исследований в области энергоэффективности. Но подход к отдельным решениям в минерально-сырьевой отрасли носит специфический характер и достоин отдельного рассмотрения. В последнее время большое внимание уделяется «зеленой энергетике» и возобновляемым источникам энергии. Однако энергоэффективность в области традиционной генерации и потребления остается проблемой актуальной и решение ее находится в постоянном развитии. Одним из основных направлений повышения энерго-эффективности является разработка автономных систем электро- и теплоэнергетики. Все эти проблемы отражены в специальном томе Записок Горного института, статьи разделены на четыре раздела: энергоэффективность электропривода в МСК; энергоэффективность промышленных установок и предприятий в МСК; качество электроэнергии и возобновляемые источники в МСК; автономные системы электроснабжения в МСК. Представленные статьи содержат ценный материал с точки зрения науки и практики и могут лечь в основу дальнейших исследований в области энергоэффективности.
В работе исследуется определение гармонического сопротивления системы электроснабжения горного предприятия. Данный параметр важен при расчете режимов с искажениями в напряжении, так как от его значения значительно зависят определяемые характеристики токов и напряжений на частотах высших гармоник, которые позволяют наиболее точно моделировать процессы при наличии искажений в напряжении и токе. Рассмотрена система электроснабжения подземных горных работ, характеризуемая значительной разветвленностью электрической сети и наличием мощных нелинейных электроприемников – одними из основных причин снижения качества электроэнергии на производстве. Модернизация процесса горного производства, внедрение систем автоматизированного электропривода, использование возобновляемых источников энергии, энергосберегающих технологий ведут к повышению энергоэффективности производства, но вместе с тем приводят к ухудшению качества электрической энергии, в частности, к повышению уровня высших гармоник в сети. Задача определения гармонического сопротивления системы электроснабжения решается с целью повышения качества проектирования и эксплуатации сетей электроснабжения горных предприятий с учетом особенностей их нагрузки при добыче твердых полезных ископаемых подземным способом. Рассмотрена возможность определения сопротивления системы на основе измерения нехарактерных высших гармоник, которые генерирует специальная нелинейная нагрузка. В качестве такой нагрузки рассматривается тиристорный регулятор мощности, работающий в режиме фазового регулирования выходного напряжения. Для обоснования предложенного способа используются имитационное компьютерное моделирование и экспериментальные исследования на лабораторном стенде. Даны рекомендации по выбору параметров нагрузки и местоположению подключаемых измерительных устройств.
В статье рассматриваются вопросы выявления местоположения нелинейной нагрузки в электрических сетях, вносящей основной вклад в искажения несинусоидальности напряжения и тока в распределительной сети промышленного предприятия, включая предприятия горнодобывающей отрасли. Рассмотрены существующие методы определения местоположения источника высших гармонических составляющих в напряжении и токе, выявлены их преимущества и недостатки. К основным недостаткам применяемых методов следует отнести невысокую точность и некорректность их использования на действующих предприятиях. При разработке нового метода перед авторами стояла задача простоты его использования в условиях промышленной эксплуатации электрооборудования и безусловной корректности полученных результатов. Предложенный метод выявления источника высших гармоник основан на варьировании параметров энергосистемы, в частности, изменении сопротивления силовых трансформаторов с учетом коэффициента их трансформации. Показано, что при варьировании коэффициента трансформации при регулировании под нагрузкой изменяется суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения. На основании построенных зависимостей проанализировано изменение производной данной функции при различных вариациях параметров источников высших гармоник и разработан метод, позволяющий определить долевой вклад потребителей в суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения.
Рассматриваются вопросы эквивалентирования сложных электрических сетей промышленных предприятий. Сравниваются различные методы усреднения совокупности эквивалентируемых элементов системы электроснабжения: моментов, эквивалентного сечения, среднего значения параметра. Основным критерием при определении погрешности эквивалентирования электрической схемы является значение тока конденсаторной батареи в составе электротехнического комплекса предприятия. Рассматриваются вопросы эквивалентирования с помощью указанных методов при наличии высших гармоник в электрической сети предприятия. Сравнение методов эквивалентирования электрической сети при наличии высших гармоник показывает, что погрешность при расчете тока конденсаторной батареи меняется от 3,8 до 14,7 %, при этом наиболее точный метод эквивалентирования при определении перегрузки конденсаторной батареи – метод моментов
В статье рассматривается один из способов повышения эффективности функционирования компенсирующих устройств за счет уменьшения влияния высших гармоник на электрооборудование. Снижение перегрузки конденсаторных батарей от высших гармоник тока и напряжения основано на изменении мощности самой конденсаторной установки в зависимости от спектрального состава тока и напряжения, параметров электрической сети и мощности нагрузки.
В работе проведен краткий анализ методов уменьшения влияния высших гармоник на работу электрооборудования. Предлагается производить выбор способа снижения перегрузок конденсаторных батарей токами высших гармоник в зависимости от факторов их возникновения. Разработана методика выбора наиболее эффективного способа уменьшения влияния высших гармоник на работу конденсаторных установок.
Рассматривается один из способов подавления высших гармоник в электрических сетях промышленных предприятий. С учетом содержания в сети как индуктивных, так и емкостных элементов, предлагаемый способ основан на изменении амплитудно-частотной характеристики узла сети. Такое изменение возможно при подключении дополнительных реакторов, параметры которых определяются путем решения вариативной задачи. Предлагаемый способ является более экономичным по сравнению с применением фильтрокомпенсирующих устройств.
