Identifying the efficiency decrease factor of motors working under power harmornic in 660V electric mining grids

Purpose. Identify the motors efficiency decrease factor corresponding to various values of load-carrying ratio. Methods. Basing on the onsite measurements of power harmonic in 660V low voltage (LV) grids in Vietnam underground mines, simulations have been done on MATLAB and compared with mathematical models. Verifying data will be implemented in Lab-measurements carried out on pumping system to reveal series of decreasing factors. Findings. Series factors present the relation of the level of power total harmonic distortion (THD) and the decrease in motor efficiency with alternative load-carrying ratio. The factors will help mine operators to have better understanding of the power harmonics impact on 660V motors. Originality. The proposed factors and simulation in MATLAB may be applied to all underground mining grids with different input parameters of THD. Practical implications. The research is implemented to identify the factors obtained from the operation of motors which work in high power harmonic environment. The resulting factors could be utilized to recalculate mining efficiency.Мета. Визначення факторів зниження ефективності двигунів обладнання, що відповідає різним значенням коефіцієнта несучого навантаження в умовах вугільних шахт В’єтнаму. Методика. Базуючись на вимірах місцевих гармонік потужності в мережах низької напруги (НН) 660 В у підземних шахтах В'єтнаму було проведено моделювання в MATLAB і порівняно з математичними моделями. Перевірка даних реалізована в лабораторних умовах, проведених на насосній системі, для виявлення ряду спадаючих факторів. Результати. За допомогою моделювання теплового ефекту двигуна, що працює під впливом гармонік, проаналізовано та розраховано зниження коефіцієнта корисної дії двигуна для різних коефіцієнтів навантаження. Встановлено, що послідовні фактори представляють співвідношення рівня загальних гармонійних викривлень (ЗГВ) потужності і зниження ефективності двигуна з альтернативним коефіцієнтом несучого навантаження. Ці фактори допоможуть операторам шахт краще зрозуміти вплив гармонік потужності на двигуни 660 В. Визначено вплив зниження номінальних характеристик та збільшення втрат, спричинених гармоніками, однакових для двигунів, незважаючи на їхню номінальну потужність. Ці значення в основному залежать від мережі ЗГВ, тому у вузлах мережі точки загального зв’язку (ТЗЗ) повинні бути встановлені пасивні фільтри, щоб знизити ЗГВ до 2%. Наукова новизна. Розширено область застосування встановлених факторів ефективності двигунів та підходів моделювання в MATLAB на всі мережі підземного видобутку з різними вхідними параметрами ЗГВ. Практична значимість. Дослідження реалізовано з метою виявлення факторів, отриманих від роботи двигунів, які працюють у високопотужному гармонійному середовищі. Отримані фактори можуть бути використані для перерахунку ефективності видобутку.Цель. Определение факторов снижения эффективности двигателей оборудования, что соответствует разным значениям коэффициента несущей нагрузки в условиях угольных шахт Вьетнама. Методика. Основываясь на измерениях местных гармоник мощности в сетях низкого напряжения (НН) 660 В в подземных шахтах Вьетнама, было проведено моделирование в MATLAB и в сравнении с математическими моделями. Проверка данных реализована в лабораторных условиях, проводимых на насосной системе, для обнаружения ряда убывающих факторов. Результаты. С помощью моделирования теплового эффекта двигателя, работающего под влиянием гармоник, проанализировано и рассчитано снижение коэффициента полезного действия двигателя для различных коэффициентов нагрузки. Установлено, что последовательные факторы представляют соотношение уровня общих гармонических искажений (ОГИ) мощности и снижение эффективности двигателя с альтернативным коэффициентом несущей нагрузки. Эти факторы помогут операторам шахт лучше понять влияние гармоник мощности на двигателе 660 В. Определено влияние снижения номинальных характеристик и увеличения потерь, вызванных гармониками, одинаковых для двигателей, несмотря на их номинальную мощность. Эти значения в основном зависят от сети ОГИ, поэтому в узлах сети точки общей связи (ТОС) должны быть установлены пассивные фильтры, чтобы снизить ОГИ до 2%. Научная новизна. Расширена область применения установленных факторов эффективности двигателей и подходов моделирования в MATLAB на все сети подземной добычи с разными входными параметрами ОГИ. Практическая значимость. Исследование реализовано с целью выявления факторов, полученных от работы двигателей, работающих в высокомощной гармонической среде. Полученные факторы могут использоваться для пересчета эффективности добычи.The authors of the paper would like to give special thanks to managerial board of HaLam underground coal mine, DuongHuy underground coal mine, and ThongNhat underground coal mine for great help and support in measuring THD and motor efficiency in 660V grid

Poprawa działania przekaźników ziemnozwarciowych poprzez automatyczne połączenie uziemiające w sieci górniczej 6kV w Quang Ninh

Single phase earth-fault in MV grids usually causes overvoltage that harm to human being and electric equipments. In 6kV mining grids of Vietnam, earth fault which is majority incident accounts 55% to 73% of the total faults. When earth fault occurs many grids’ eco-technical parameters will be affected. Moreover, the overvoltage and earthing current can lead to serious electric shock accidents caused mainly by stepping-overvoltage or touching-overvoltage. One of earthing relays requirements is to trip in minimum time duration in order to reduce the magnitude of earthing currents and overvoltage. Base on the simulation in Matlab, the paper suggests a prior connection diagram that allows an auto earthing-connection for improving the better performance of relays. The utilization of the diagram will help to decrease the tripping time of relays, reduce the amplitude of internal overvoltage as well as enhance the safety for human being in case of earthing incidents

Research on the wind power’s ability in supplying electrical energy for 6kV grid of underground mines in Quang Ninh, Vietnam

Quang Ninh province, Vietnam has a rich wind power resources. This type of energy will be soon utilized for generating power to supply all industrial sites including mining corporations. Because of geological characteristics, wind power stations are located near the 6kV grid of mining areas, therefore it needs to make the analysis about the connection ability of wind power generators to the grids. The paper presents the connection model of a wind turbine and 6kV grids. Based on this model, the simulations of system’s possible operating mode are implemented. The conclusions about the suitable operating modes of wind turbine are pointed out to give the operators and grid managers a general observation for the possibility of connecting a wind turbine to 6kV gridTỉnh Quảng Ninh là một trong những địa phương giàu tiềm năng về năng lượng gió. Theo phân tích, loại năng lượng này sẽ sớm được đưa vào cung cấp điện năng cho các khu công nghiệp trong đó có các công ty than. Do đặc thù địa lý, các trạm phát phong năng được đặt khá gần các lưới điện 6kV của mỏ, vì thế cần tiến hành phân tích khả năng kết nối trực tiếp các máy phát điện gió với lưới điện này. Bài báo giới thiệu mô hình kết nối máy phát điện gió với lưới 6kV. Các mô phỏng về các chế độ vận hành có thể có của lưới cũng được thực hiện. Các kết luận về chế độ vận hành thích hợp của tua bin gió được đúc rút để giúp người vận hành, các nhà quản lý lưới điện có được cái nhìn tổng quan về khả năng kết nối tua bin gió với lưới điện 6kV

A New Approach on Improving The Operation of Over-Current Relays in 6kV Mining Grids of QuangNinh, VietNam

Over-current relays (OCR) are the most popular protecting devices utilized in 6kV mining grids of open-pitch mines, QuangNinh province, VietNam. Depending on time of operation of OCR, there are many operating mode catergorized as: Instantaneous OCR, Inverse time OCR, Inverse definite minimum time (IDMT) OCR, Very invese relays, Extremely Inverse relays. Nowaday, to give protection against: Phase faults, Earth faults, Winding faults (in transformer), most of mining companies using Over-current relays with instantaneous characteristic. This charactersitic has the following important features: i) Operates in a definite time when current exceed relay’s pick-up/setting up values, ii) Relay’s operation is mainly relied on current magnitude, iii) Operating time is constant, iv) There isn’t any intentional time delay, v) The operating currents are progressively increased for the other relays when moving towars the source. Apart from many advantages, there is a significant disavantage of the relays’s operation: when there are faults at the beginning of feeders, OCR with instantaneous characteristic usually has a big-time tripping. Moreover, sometimes there are false trip of OCR because of improper set-up. In this study, an offline method is proposed with simulation in ETAP software to overcome these issues. With Gurobi-Optimizer application, an algorithm for identifying Time Multiplayer Setting (TMS) will be employed to generate inversetime characteristic/inverse definite minimum time charactersitic for improving the performance of over-current relay with better discriminative tripping. The proposed method is simulated on ETAP with a 6kV sample skeleton distribution network (in QuangNinh province of VietNam). The demonstrating results are: the prevention of false trip of OCR and the operating time of OCR is reduced

Research for Forming up the Controlling Diagram Utilizing the Connection of a LV Resistor on Voltage Transformer’s Open-Triagle Coil to Reduce over Voltage Caused by Earth Fault in 6 kV Grid of QuangNinh Underground Mines

Single phase earth-fault in MV grids usually causes overvoltage that harm to human being and electric equipment. If the magnitude of over voltage is so great, many grids’ eco-technical parameters will be affected. The paper analyzes all possible consequences of over voltage occurred in 6 kV grid of QuangNinh underground mines. Base on the analysis, a controlling diagram utilizing the connection of a LV resistor on voltage transformer’s open-triangle coil to reduce over voltage is recommended. The simulation results of the diagram are used to prove the effectiveness of solution: the over voltage magnitude is only in the range of (2,1–2,4).Uf. Other advantage that solution brings to relay system will be pointed out